(57)【要約】  発泡体で基材をコーティングする方法が記載される。本方法は、（ａ）基材の第１の端部におけるチャネルの開放端を通じて、複数のチャネルを含む基材に発泡体を導入すること、及び（ｂ）任意選択的に、（ｉ）基材の第２の端部におけるチャネルの開放端に真空を、及び／又は（ｉｉ）基材の第１の端部におけるチャネルの開放端に圧力を適用することを含み、ここで、発泡体は微粒子状材料を含み、且つ発泡体は安定化粒子である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡体で基材をコーティングする方法であって、
（ａ）基材の第１の端部におけるチャネルの開放端を通じて、複数のチャネルを含む基材に発泡体を導入すること、及び
（ｂ）任意選択的に、（ｉ）基材の第２の端部におけるチャネルの開放端に真空を、及び／又は（ｉｉ）基材の第１の端部におけるチャネルの開放端に圧力を適用すること
を含み、
発泡体が微粒子状材料を含み、且つ発泡体が安定化粒子である、方法。
【請求項２】
工程（ａ）が、基材を実質的に垂直に保持する工程（ｉ）、及び第１の端部におけるチャネルの開放端を通じて、基材に発泡体を押し込む又は注入する工程（ｉｉ）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
基材に発泡体を押し込む又は注入する工程（ｉｉ）が、ピストンを使用する発泡体の押し込み又は注入（ｉｉ）でありうる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
工程（ａ）が、基材の第１の端部の頂部に抑制手段を配置する工程（ｉ）、抑制手段に発泡体を投与する工程（ｉｉ）、並びに［１］基材の第２の端部におけるチャネルの開放端に真空を、及び／又は［２］基材の第１の端部のチャネルにおける開放端に圧力を適用する工程（ｉｉｉ）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
工程（ａ）が、発泡体を所定の量で導入することをさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
粒子状安定化発泡体を含有する基材を、基材上に配置又は担持される固体発泡体層を得るために、乾燥及び／又は焼成する工程（ｃ）をさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
固体発泡体層が連続気泡構造を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
固体発泡体層がセル容積を有し、セル容積の２０％超が相互接続している、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
発泡体が、水性媒体中で微粒子状材料の懸濁液を調製する工程（ｉ）と；気体を懸濁液に導入することによって懸濁液を発泡させて、粒子安定化発泡体を生成する工程（ｉｉ）とを含む方法によって得られる、又は得ることができる、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
工程（ｉ）が、両親媒性物質を含有する水性媒体中で微粒子状材料の懸濁液を調製する工程である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
微粒子状材料が１ｎｍから５０μｍのメジアン粒子サイズを有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
発泡体が１μｍから１ｍｍの直径を有する気泡を含有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
内燃機関により生成される排気ガスによる汚染物質を処理又は除去するための排出制御装置であって、基材上に配置される固体発泡体層を含み、基材上に配置される固体発泡体層が、
（ｉ）請求項６から１２のいずれか一項に記載の方法から得られる、又は得ることができる；且つ／又は
（ｉｉ）連続気泡構造を有する、
排出制御装置。
【請求項１４】
固体発泡体層がセル容積を有し、セル容積の２０％超が相互接続している、請求項１３に記載の排出制御装置。
【請求項１５】
固体発泡体層が１〜１００μｍのメジアン細孔直径を有する、請求項１３又は１４に記載の排出制御装置。
【請求項１６】
固体発泡体層が、５μｍ〜５００μｍの範囲のサイズ分布を有する気泡様構造を含む、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の排出制御装置。
【請求項１７】
固体発泡体層が部分的に崩壊した構造を含む、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の排出制御装置。
【請求項１８】
固体発泡体層の厚さが５００μｍ未満である、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の排出制御装置。
【請求項１９】
固体発泡体層がチャネル壁上に実質的に局在している、請求項１３から１８のいずれか一項に記載の排出制御装置。
【請求項２０】
基材が多孔質モノリスである、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の排出制御装置。
【請求項２１】
固体発泡体層が微粒子状材料を含む、請求項１３から２０のいずれか一項に記載の排出制御装置。
【請求項２２】
微粒子状材料がセラミック材料、触媒材料又は収着剤材料である、請求項２１に記載の排出制御装置。
【請求項２３】
微粒子状材料が、担体材料上に担持される触媒活性金属を含む触媒材料である、請求項２２に記載の排出制御装置。
【請求項２４】
触媒活性金属が、鉄、銅、ニッケル、金、白金、パラジウム、ロジウム及びルテニウムより選択される少なくとも一の遷移金属である、請求項２３に記載の排出制御装置。
【請求項２５】
担持材料が耐火性酸化物、金属アルミネート又はゼオライトである、請求項２３又は２４に記載の排出制御装置。
【請求項２６】
担体材料が、アルミナ、シリカ、チタニア、マグネシア、ジルコニア、セリア、ランタナ及びそれら二つ以上の混合又は複合酸化物、例えばシリカ−アルミナ、チタニア−アルミナ、ジルコニア−アルミナ、セリア−アルミナ、チタニア−シリカ、ジルコニア−シリカ、ジルコニア−チタニア、セリア−ジルコニア、セリア−ジルコニア−アルミナ又はアルミナ−酸化マグネシウムからなる群より選択される耐火性酸化物である、請求項２３から２５のいずれか一項に記載の排出制御装置。
【請求項２７】
微粒子状材料が、金属酸化物系ＳＣＲ触媒配合物、モレキュラーシーブ系ＳＣＲ触媒配合物又はそれらの混合物である、請求項２１から２５のいずれか一項に記載の排出制御装置。
【請求項２８】
微粒子状材料がモレキュラーシーブ系ＳＣＲ触媒配合物であり、好ましくはモレキュラーシーブ系ＳＣＲ触媒配合物が遷移金属交換モレキュラーシーブを含む、請求項２７に記載の排出制御装置。
【請求項２９】
遷移金属交換モレキュラーシーブの遷移金属が銅であり、モレキュラーシーブが、骨格タイプコードＣＨＡにより表される骨格構造を有するゼオライトである、請求項２８に記載の排出制御装置。
【請求項３０】
微粒子状材料が、耐火性酸化物の粒子及び／又はＰｔ合金金属の粒子を含む揮発性Ｐｔのための捕獲材料である、請求項２１から２５のいずれか一項に記載の排出制御装置。
【請求項３１】
触媒材料をさらに含む排出制御装置であって、触媒材料が白金（Ｐｔ）を含み、且つ固体発泡体層が、排気ガスが白金（Ｐｔ）を含む触媒材料と接触した後に、触媒材料と接触するよう配置されている、請求項３０に記載の排出制御装置。
【請求項３２】
排気システム内の背圧の蓄積を回避するための、内燃機関の排気システムにおける、請求項１３から３１のいずれか一項に記載の排出制御装置の使用。
【請求項３３】
内燃機関により生成される排気ガスの処理のための排気ガス中の揮発性白金（Ｐｔ）を捕獲するための、請求項３０又は３１に記載の固体発泡体層の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状安定化発泡体で基材をコーティングする方法に関する。コーティングされた基材は、内燃機関により生成される排気ガスによる汚染物質を処理又は除去するための排出制御装置において用いられる。本発明は、基材及び固体発泡体層を備える排出制御装置と、該排出制御装置の使用とにさらに関する。
【背景技術】
【０００２】
可動及び静止の用途における、内燃機関の排ガスを処理するための排出制御デバイス（例えば、三元触媒やディーゼル用酸化触媒などの触媒）は、触媒成分を含む液体でコーティングされた基材（例えば、ハニカムモノリス基材）を含むのが典型的である。コーティングプロセス中に、コーティングされる基材の特性（例えば、チャネルサイズ、基材が作製されている材料とその多孔度）及び、コーティングに用いられる液体の特性（例えばレオロジー）に依存しうる問題が発生することがある。これらの問題に対処するために、排出制御デバイスの製造者により様々な方法や装置が開発されてきた。
【０００３】
国際公開第２００７／０６８１２７号は、長期的な安定性を呈する湿潤発泡体を調製する方法であって、ここで部分的疎液コロイド粒子が発泡体の気液界面を安定化させるために使用される方法を記載している。一態様では、最初に親水性の粒子を懸濁液の液相中の特定の溶解性を有する両親媒性分子で処理することにより、粒子はｉｎ−ｓｉｔｕで部分的に疎液化される。しかしながら、国際公開第２００７／０６８１２７号は、いかなるコーティング塗布についても開示又は教示していない。
【０００４】
「a novel method of coating a particle stabilized alumina foam on a porous alumina substrate」, Materials Letters, 88, 40-42, 2012では、Ｈａ等は、発泡体を適用するための外力を使用せずに、多孔質アルミナ基材上の粒子状安定化アルミナ発泡体をコーティングする方法を記載している。多孔質アルミナ基材上に発泡体を引き出すために毛細管力に依存するディップコーティングプロセスを使用した。
【０００５】
Ａｌ（ＯＨ）３粒子を使用した連続気泡粒子状安定化Ａｌ２Ｏ３発泡体の合成が記載されている（Scripta Materialia, 76, 85-88, 2014を参照のこと）。生成された液体発泡体は、制御乾燥前にＰｅｒｓｐｅｘＴＭ金型を使用して成形された。外力は適用されなかった。
【０００６】
ＤＥ１０２００７００２９０３は、基材に触媒ウォッシュコートを塗布するための方法を記載している。ウォッシュコートは、塗布前に気化又は脱気される。所望のガス含有量を達成するために、特定の添加剤（界面活性剤／消泡剤）の添加を通じて、気泡は安定化又は不安定化される。
【発明の概要】
【０００７】
発明者は驚くべきことに、粒子状安定化発泡体で基材をコーティングすることは、排出制御装置を製造するための一般的なコーティング法においてウォッシュコートを使用することの欠点を克服する特定の利点を達成しうることを発見した。そのような方法における粒子状安定化発泡体の使用は、浅い用量のコーティングに対して優れた制御を提供し、さらに、コーティング層は基材に塗布することができる。必要以上のウォッシュコートの使用を避けることもできる。
【０００８】
本発明は、発泡体で基材をコーティングする方法に関する。本方法は、
（ａ）基材の第１の端部におけるチャネルの開放端を通じて、複数のチャネルを含む基材に発泡体を導入すること、及び
（ｂ）任意選択的に、（ｉ）基材の第２の端部におけるチャネルの開放端に真空を、及び／又は（ｉｉ）基材の第１の端部におけるチャネルの開放端に圧力を適用すること
を含み、ここで、発泡体は微粒子状材料を含み、且つ発泡体は安定化粒子である。
【０００９】
本発明は、多孔質の固体発泡体層を有するコーティングされた基材の製造を可能にする。このようなコーティングされた基材は、従来のウォッシュコート法を使用してコーティングされているコーティングされた基材と比較して、一又は複数の利点を有する。コーティングされた基材は、排出制御装置として使用されうるか、又はその一部を形成する。
【００１０】
基材上に配置される多孔質固体発泡体層を有する排出制御装置は、ウォッシュコートから製造された同一に定式化された排出制御装置と比較して、排気システム中で減少した背圧を示しうる。背圧の減少は、フィルタリング基材、例えばフィルタリングハニカムモノリス基材を含む排出制御装置に特に有利である。固体発泡体層の連続気泡構造は、排気ガスが層を通過するのを容易にすることができ、細孔はスートの回収を助けうる。
【００１１】
多孔質固体発泡体層は、典型的には、従来のウォッシュコーティング法によって製造された同じ組成を有する層と比較して、高い比表面積を有する。高い比表面積は、排出制御装置の活性の改善をもたらすことができる。
【００１２】
多孔質固体発泡体層は、固体発泡体層（例えば触媒材料）の成分と、固体発泡体層上の排気ガスから捕捉されたスートとの間の優れた接触を提供しうる粗い表面を有する。この表面粗さは、ＮＯ２又はＯ２が酸化剤として使用されるときのように、スートの酸化を促進しうる。
【００１３】
本発明は、固体発泡体層にさらに関する。固体発泡体層は、本発明の方法によって得られる、又は、得ることができる。
【００１４】
本発明は、内燃機関により生成される排気ガスによる汚染物質を処理又は除去するための、排出制御装置を提供する。排出制御装置は、基材上に配置又は担持される固体発泡体層を含み、それは本発明の発泡体で基材をコーティングするための方法から得られる、又は、得ることができる。追加的に又は代替的に、排出制御装置は、基材と連続気泡構造を有する固体発泡体層とを含み、ここで、固体発泡体層は基材上に配置又は担持される。基材は典型的には複数のチャネルを含む。
【００１５】
本発明は、内燃機関により生成される排気ガスによる汚染物質を処理又は除去するための排気システムにも関する。この排気システムは、本発明の排出制御装置を備える。
【００１６】
本発明のさらなる態様は、排出制御装置の方法及び使用に関する。
【００１７】
本発明の第１の方法態様は、内燃機関により生成される排気ガスによる汚染物質を処理又は除去するための方法である。該方法は、内燃機関により生成される排気ガスを、本発明による排出制御装置に通す工程を含む。該方法はまた、内燃機関の排気システム内の背圧の蓄積を回避する方法でありうる。
【００１８】
本発明の第１の使用態様は、排気システム内の背圧の蓄積を回避するための内燃機関の排気システムにおける排出制御装置の使用に関する。
【００１９】
第１の方法態様及び使用態様では、基材（すなわち、固体発泡体層を含む排出制御装置の基材）は、フィルター基材、例えばフィルタリングハニカムモノリス基材である。
【００２０】
背圧は自動車触媒の重要な特性である。背圧の増加は、エンジンに追加の機械的作業をさせることができ、且つ／又は排気タービンが使用されるときに抽出されるエネルギーをより少なくさせることができる。これは、燃料消費量、粒子状物質及びＣＯ排出量の増加と、より高い排気温度をもたらす可能性がある。排出基準、すなわち車両から排出することが許容される汚染物質の量として、例えばユーロ５及びユーロ６は、より厳しいものになっており、継続的な触媒有効性の使用中の自己診断機能（ＯＢＤ）検証のための法的要件も含んでいる。ＯＢＤ要件は、車両製造業者が、典型的には効率的なエンジン性能を維持するために、その車両設計においてフィルターに保持された粒子状物質の定期的な能動的除去を含むため、触媒化フィルターに特に関連し、そこでは、排気ガス温度は、例えば燃料噴射のエンジン管理を使用して増加され、且つ／又は燃料はエンジン下流の排気ガスに注入され、適切な触媒上で燃焼される。車両製造業者が全（車両）寿命耐久性のある触媒製品を要求しているため、触媒化フィルターの製造業者は、できるだけ多くの触媒をフィルターにロードすることによって、触媒の失活を時間の経過とともに妨害しようとする。
【００２１】
エンジン排気背圧は、現代のエンジン、特に複雑な後処理システムを装備したディーゼルエンジン、特にディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）を有するディーゼルエンジンに多くの問題を引き起こす可能性がある。増加した背圧の主な原因は、ディーゼルパティキュレートフィルターのスート蓄積にある。ディーゼルパティキュレートフィルターが定期的に再生されない場合、上述したように背圧の上昇が起こり、多数の問題を引き起こす。
【００２２】
背圧の増加に伴う問題による懸念も、ウォッシュコートのローディングが背圧に及ぼす可能性のある影響を考慮する必要がある排出制御装置の設計に影響を及ぼす。ウォッシュコートのローディングが増加すると、排気ガスが壁に到達する前に抵抗を増加させることによって、フィルターの壁を通る排気ガスの流れに影響を及ぼす可能性がある。さらに、ウォッシュコートは、フィルター細孔内に位置し、排気ガスの流れをさらに減少させることができる。再生の間にフィルター壁内にスートが蓄積することもまた、背圧の増加に大きな影響を及ぼす。
【００２３】
本発明の第２の方法態様は、排気ガスから揮発性白金（Ｐｔ）を捕獲する方法である。該方法は、排気ガスを白金（Ｐｔ）を含む触媒材料と接触させ、その後排気ガスを固体発泡体層と接触させて揮発性白金（Ｐｔ）を捕獲又は捕捉する工程を含む。
【００２４】
本発明の第２の使用態様は、内燃機関により生成される排気ガスを処理するための排気システムにおける揮発性白金（Ｐｔ）を捕獲するための固体発泡体層の使用に関する。典型的には、排気システムは、白金（Ｐｔ）を含む触媒材料を含み、ここで、固体発泡体層は、排気ガスが白金（Ｐｔ）を含む触媒材料と接触又はそれを通過した後で、排気ガスと接触するように配置される。
【００２５】
白金（Ｐｔ）を含む触媒材料が排気ガス中で比較的高い温度に十分な時間にわたって曝露されるとき、低レベルの白金（Ｐｔ）が触媒材料から揮発しうる。この揮発性白金（Ｐｔ）は、下流の選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒又は選択的触媒還元フィルター（ＳＣＲＦＴＭ）触媒上で捕捉されることになりうる。そのような比較的高い温度は、通常使用中、特に大型車両用ディーゼル用途において、又は微粒子フィルターの再生中に生じうる。ＳＣＲ触媒又はＳＣＲＦＴＭ触媒上に捕捉されるＰｔは、アンモニア（ＮＨ３）を酸化させうるため、触媒性能に非常に有害な影響を及ぼしうる。捕捉されたＰｔは、ＮＯｘの選択的触媒還元（それによりＮＯｘ変換の減少）を目的とするＮＨ３を消費することができ、所望の二次排出が生成されうる。Ｐｔの揮発の問題点は、国際公開第２０１３／０８８１３３号、同第２０１３／０８８１３２号、同第２０１３／０８８１２８号及び同第２０１３／０５０７８４号に記載されている。
【００２６】
上記の本発明の方法態様又は使用態様における「固体発泡体層」へのあらゆる言及は、一般的に、発泡体で基材をコーティングするための本発明の方法によって得られる、又は得ることができるような固体発泡体層を指す。
【００２７】
本発明の第２の方法態様及び使用態様では、白金（Ｐｔ）を含む触媒材料が≧７００℃の温度に曝露されているとき、排気ガスは揮発性白金（Ｐｔ）を含みうる。
【００２８】
一般的に、排気ガスの温度が、≧７００℃、例えば≧８００℃、好ましくは≧９００℃であるとき、揮発性白金は排気ガス中（すなわち排気システム中）に存在しうる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１ａ】実施例２の試料Ｉのフレッシュな発泡体の光学顕微鏡からの画像を示す（倍率５倍、スケールバー０．２０ｍｍ）。
【図１ｂ】実施例２の試料Ｉのフレッシュな発泡体の光学顕微鏡からの画像を示す（倍率５倍、スケールバー０．２５ｍｍ）。
【図２】実施例３の走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）画像を示す。
【図３】縦方向に切断後の、基材の一セグメント上の実施例４ａ中の懸濁液のコーティングの画像を示す。
【図４】実施例４ａにおけるコーティングされたフィルターのＳＥＭ画像を示し、４ａはコーティング表面、４ｂはその断面図を示す。
【図５】実施例４ｂにおけるコーティングされたフィルターのＳＥＭ画像を示し、５ｂはコーティング表面、５ａ及び５ｃはその断面図を示す。
【図６】実施例４ｃにおけるコーティングされたフィルターのＳＥＭ画像を示し、６ａはコーティング表面、６ｂは断面図を示す。
【図７】実施例５ａ中のコーティングされたフィルターの光学顕微鏡画像を示す。
【図８】実施例５ｂ中のコーティングされた触媒の光学顕微鏡画像を示す。
【図９】基材チャネルに垂直な方向から見た、実施例７のＤＯＣ配合物に投与された揮発性Ｐｔのための発泡体捕獲領域の顕微鏡画像を示し、図９ａは発泡体コーティングを示し、図９ｂは非発泡の従来のコーティングを示す。
【図１０】基材チャネルに平行な方向から見た、図９に示されるモノリスの出口ゾーンの切片のＳＥＭ画像を示す。図１０ａは発泡体コーティングを示し、図１０ｂは、非発泡の従来のコーティングを示す。
【図１１】ＳＣＲ  ＳＣＡＴ試験で実行されたときに、揮発性Ｐｔの発泡した捕獲領域がある場合と無い場合のＤＯＣコアの背後の経時されたＳＣＲコアのＮＯｘ変換活性を示すチャートである。この図は、実施例７の背後の経時されたＳＣＲコア（発泡体コーティング対策あり）は、発泡体コーティングを有しない実施例７の背後の経時されたＳＣＲコアよりも高いＮＯｘ変換活性を維持することを示している。
【図１２】揮発したＰｔのための発泡体捕獲領域を含む実施例６のＤＯＣコーティングを含む、実施例７からのコーティングされたモノリスのＸ線画像を示す。この図では、出口が画像の頂部にあり、短い（６〜１０ｍｍ）発泡体コーティングが出口上に直接暗帯として見える。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、発泡体で基材をコーティングする方法を提供する。発泡体は、安定化粒子（本明細書では「粒子状安定化発泡体」という）である。
【００３１】
該方法は、（ａ）基材の第１の端部におけるチャネルの開放端を通じて、基材（例えば複数のチャネルを含む基材）に発泡体を導入することを含む。この工程は、基材の内部に及びチャネル壁上に発泡体を塗布する工程である。国際公開第９９／４７２６０号、同第２０１１／０８０５２５号、同第２０１４／１９５６８５号及び同第２０１５／１４５１２２（これらはすべて本明細書中に参照として援用される）のいずれかに記載される基材に液体を導入するための方法は、基材に発泡体を導入するために使用することができる。これらの方法において、発泡体は液体（例えばウォッシュコート）の代わりに使用される。
【００３２】
（ａ）基材の第１の端部におけるチャネルの開放端を通じて、基材に発泡体を導入する工程は、以下の工程：（ｉ）基材の第１の端部の頂部に抑制手段を配置すること、（ｉｉ）抑制手段に、発泡体、好ましくは所定の量の発泡体を投与すること、及び（ｉｉｉ）［１］基材の第２の端部におけるチャネルの開放端に真空を（すなわち、第１の端部におけるチャネルの開放端を通じて基材に発泡体を引き入れるために）適用すること及び／又は［２］基材の第１の端部のチャネルにおける開放端に圧力を（すなわち、第１の端部におけるチャネルの開放端を通じて基材に発泡体を押し込む若しくは吹き込むために）適用することを含みうる。基材の第１の端部は基材の上部端であり、基材の第２の端部は基材の下部端である。工程（ａ）が、基材の第１の端部の頂部の抑制手段に発泡体を投与することを含むとき、該方法は、（ｂ）（ｉ）基材の第２の端部におけるチャネルの開放端に真空を、及び／又は（ｉｉ）基材の第１の端部のチャネルにおける開放端に圧力を適用する追加の工程を含んでも含まなくてもよく、好ましくは含まない。
【００３３】
あるいは、（ａ）基材の第１の端部におけるチャネルの開放端を通じて、基材に発泡体を導入する工程は、（ｉ）基材を実質的に垂直に保持する工程及び（ｉｉ）基材に（例えば第１の端部におけるチャネルの開放端を通じて）発泡体、好ましくは所定の量の発泡体を押し込む又は注入する工程を含んでもよい。典型的には、基材の第１の端部は基材の下部端である（さらに基材の第２の端部は基材の上部端である）。
【００３４】
一般に、発泡体は、発泡体を基材内に押し込む又は注入すること等により、基材の下部端（すなわち第１の端部）におけるチャネルの開放端を通じて、重力に反して基材内に導入されることが好ましい。
【００３５】
発泡体は、ステップ形式で又は連続的な方式で（例えば、休止なしに）基材に導入されうる。典型的には基材がある用量（即ち、単一用量）の発泡体でコーティングされるまで、発泡体が基材に連続的に導入されることが好ましい。
【００３６】
一般に、工程（ａ）は、所定の量で発泡体を導入することを含む。
【００３７】
本明細書で使用する「所定の量」という語は、特定の製品特性、例えば所望のコーティング仕様を得るために十分な、基材に導入するための発泡体の全量を表す。この量は、所望の製品特性を達成するために必要となる発泡体の全量を見出すための定期的な実験においてオフラインで決定されるという意味で、「所定である」。このような所定の量は容易に決定可能であり、当技術分野における、基材をコーティングするための他の方法又は装置（例えば、国際公開第９９／４７２６０号、同第２０１１／０８０５２５号、同第２０１４／１９５６８号及び同第２０１１／１４５１２２号を参照されたい）を用いて知ることができる。
【００３８】
所定の量は１〜３００グラムの範囲でありうる。
【００３９】
所定の量は、所定の体積及び／又は所定の質量の発泡体でありうる。所定の量は所定の体積であることが好ましい。所定の体積は、既知の密度の所定の質量を使用することによって達成されうる。典型的には、所定の体積は、コーティングされる基材の体積に基づく。
【００４０】
所定の量は、わずか５００ｍＬ未満でありうる。所定の量は、１５０ｍＬ以下、１００ｍＬ以下、７５ｍＬ以下、又は５０ｍＬ以下でありうる。
【００４１】
所定の体積は、コーティングされるチャネルの１〜２００％の体積、例えばコーティングされるチャネルの体積の１〜１５０％、好ましくは１〜１００％（例えば１〜８０％）でありうる。
【００４２】
典型的には、所定の量は、発泡体の単一用量である。
【００４３】
本明細書で使用する「単一用量」という語は、単一の基材をコーティングするための、典型的には所望の製品仕様を満たすための、発泡体の量を表す。
【００４４】
工程（ａ）が（ｉｉ）基材に発泡体を押し込む又は注入する工程を含むとき、これは、（ｉｉ）ピストンを使用して、発泡体、好ましくは所定の量の発泡体を押し込む又は注入することでありうる。ピストンは、ハウジング内に位置しうる。ピストンは、ハウジング内の往復式ピストンであることが好ましい。ハウジングが送達チャンバを有することが好ましい。
【００４５】
プロセス中のある時点で、ウォッシュコートの予め測定された用量が基材の顔面領域を覆うように広がらなければならないため、ウォッシュコートのコーティングを基板上の短いコーティング深さに制御することは困難でありうる。この広がりは、基板の表面上又は別の表面上にある可能性がある。したがって、投与量が少ないほど、その広がりを達成することは困難である。
【００４６】
より具体的には、比較的少量のウォッシュコートを特定のコート深さに、特に任意の精度で正確に送達するために、ウォッシュコートで基材をコーティングする現在の方法では困難でありうる。これは、ウォッシュコートが、底部層の上に頂部層として部分的に塗布され、頂部層が底部層のわずかな部分のみを覆うように設計されている場合に特に当てはまる。これは、特に、頂部層が底部層よりも比較的薄いコーティングであるように設計されている場合に当てはまる。頂部層が底部層の上に置かれるとき、頂部層の厚さは重要であり、排気ガスの頂部層を通る拡散が重要であるときに、システムにおける所望の変換を得る上で重要でさえある。例えば、アンモニアスリップ触媒において、アンモニア酸化触媒を含む層を、ＳＣＲ触媒を含有する層の上又は下に置くことができる。アンモニア酸化層のコーティング深さは、本明細書に記載の発泡体コーティングを使用して、より正確に制御することができる。
【００４７】
本発明の排出制御装置及びその製造のための方法は、触媒又は触媒材料が連続した構造又はゾーン化された構造中に存在する場合、異なる触媒材料又は異なる量の触媒材料を含有する排出制御装置の様々なゾーン中への、且つ該ゾーンを通じた、気体の連続的な通過の改善を可能にする。
【００４８】
発泡体は、チャネル壁上に導入及びコーティングされて、所定の長さの固体発泡体層が提供される。所定の長さは、チャネルの長さの０．１〜１００％、例えば０．２〜１００％（例えば１〜１００％）でありうる。所定の長さは、チャネルの長さの１〜６０％（例えば０．１〜５０％）、例えばチャネルの長さの１〜２０％であることが好ましく、特にチャネルの長さの０．５から１５％、より好ましくはチャネルの長さの１から１０％であることが好ましい。疑義を避けるために、所定の長さとは、乾燥及び／又は焼成後の固体発泡体層の長さを指す。基材上に当初コーティングされた粒子状安定化発泡体の長さは、固体発泡体層の所定の長さより長くても、短くても、それと同じであってもよい。
【００４９】
所定の長さは１００ｍｍ未満である。所定の長さは、８０ｍｍ未満、７０ｍｍ未満、５０ｍｍ未満（例えば３０ｍｍ以下）、２５ｍｍ未満、２０ｍｍ未満、１５ｍｍ未満（例えば１２ｍｍ以下）、１０ｍｍ未満（例えば８ｍｍ以下）、又は５ｍｍ未満であることが好ましい。所定の長さは、基材の長さによるものであり、その長さによって制限されうる。
【００５０】
典型的には、発泡体はチャネル壁上にコーティングされて、均一の所定の長さが提供されうる。表現「均一な所定の長さ」とは、２０ｍｍ以下、典型的には５ｍｍ以下（例えば２ｍｍ以下）、好ましくは１．５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下、特に０．８ｍｍ以下のチャネルの壁上の各固体発泡体層間の差異を指す。
【００５１】
本発明の方法では、基材は、（例えば、基材に発泡体を導入する工程（ａ）の前に）コーティングされた基材であるか又はコーティングされていない基材である。基材がコーティングされた基材であるとき、発泡体は、コーティングされた基材中へ、且つ基材のコーティング上へ、導入されうる。一般に、基材は、（すなわち、発泡体の導入前に）コーティングされていない基材であることが好ましい。
【００５２】
本発明の方法は、（ｉ）基材の第２の端部におけるチャネルの開放端に真空を、及び／又は（ｉｉ）基材の第１の端部におけるチャネルの開放端に圧力を適用する工程（ｂ）を含みうる。
【００５３】
第１の実施態様では、工程（ｂ）は、工程（ａ）中又は工程（ａ）後に、基材の第２の端部におけるチャネルの開放端に真空を適用することを含みうる。好ましくは、基材は、真空の適用前（すなわち、工程（ａ）中又は工程（ａ）後）に、反転されていない。
【００５４】
第２の実施態様では、工程（ｂ）は、（ｉ）発泡体を基材内に密閉して保持すること；（ｉｉ）保持された発泡体を含有する基材を反転させること；（ｉｉｉ）基材の第２の端部のチャネルにおける開放端に真空を適用することを含みうる。第２の実施態様では、工程（ｂ）は工程（ａ）の後に実施される。典型的には、基材の第１の端部は基材の下部端であり、さらに基材の第２の端部は基材の上部端である。反転後、基材の第２の端部は、基材の第１の端部よりも低くなる。
【００５５】
一般に、本発明の方法は、粒子状安定化発泡体を含有する基材を（すなわち、基材上に配置又は担持される固体発泡体層を得るために）乾燥及び／又は焼成する工程（ｃ）をさらに含む。工程（ｃ）は、工程（ａ）の後、又は工程（ａ）及び（ｂ）の後に実施される。
【００５６】
基材は、７５から１５０℃、例えば８０℃から１５０℃、好ましくは８５℃から１２５℃で（例えば、５から６０分間、特に１０から３０分間）乾燥されうる。乾燥工程は、発泡体を基材上に固定するために実施されうる。
【００５７】
基材は、最高７５０℃の温度、例えば１５０から７５０℃（例えば、１５０℃超且つ最高７５０℃）、例えば３００から６００℃、より好ましくは４００から５５０℃で焼成されうる。
【００５８】
本発明の方法は、第２の微粒子状材料を含む第２の粒子状安定化発泡体を用いて、（ａ）若しくは（ｃ）を繰り返すか、又は（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を繰り返す工程（ｄ）を含む。第２の粒子状安定化発泡体は、第１の粒子状安定化発泡体と同一であっても異なっていてもよい。差異は、発泡体の組成、発泡体の投与量、発泡体の固体含有量及び／又は発泡体の粘度に基づきうる。コーティングは、異なる量及び／又は異なるコーティング長さを使用して、異なる位置で実施されうる。例えば、第１の発泡体コーティング又はその後の任意の追加的なコーティングは、先の発泡体コーティングのように、チャネルの同一又は他の開放端から出発しうる。
【００５９】
本発明の方法は、基材に粒子状安定化発泡体を導入する工程を含む。本明細書で使用される場合の「粒子状安定化発泡体」への言及は、一般的に、反対の指示がない限り、湿潤粒子状安定化発泡体を指す。用語「粒子状安定化発泡体」は当該技術分野でよく知られており、ピカリング発泡体を指す。粒子状安定化発泡体は、基本的に、界面安定化発泡体とは異なる。
【００６０】
粒子状安定化発泡体は直接発泡法から得られうる。直接発泡法は、水性媒体（例えば水のような液体）中で微粒子状材料の懸濁液を調製する工程（ｉ）と；例えば気体を懸濁液に導入することによって懸濁液を発泡させて、粒子安定化発泡体を生成する工程（ｉｉ）とを含む。加熱して液体を除去することにより、固体発泡体材料が生成されうる。
【００６１】
微粒子状材料が、セラミック材料（以下に規定する）を含むか又はそれからなるとき、本発明の方法は、固体発泡体層を、触媒活性金属、収着剤又はそれらの前駆体を含むか又は本質的にそれらからなる溶液、好ましくは水溶液で含浸させる工程をさらに含む。この工程は、好ましくは、粒子状安定化発泡体を含有する基材を乾燥及び／又は焼成した（ｃ）後に実施される。溶液は、典型的には、以下に記載されるようにセラミック材料を含まない。
【００６２】
該方法は、溶液で固体発泡体層を含浸させる工程の後に、基材を乾燥及び／又は焼成するさらなる工程を含んでもよい。触媒活性金属（例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｃｕ若しくはＦｅ）の前駆体又は収着剤（例えばアルカリ土類金属、例えばＭｇ、Ｂａ若しくはＳｒ）の前駆体は、典型的には焼成後に触媒活性金属又は収着剤を形成する。
【００６３】
典型的には、微粒子状材料は、１ｎｍから５０μｍ（例えば２０ｎｍから５０μｍ）、好ましくは２ｎｍから２０μｍ（例えば２０ｎｍから２０μｍ）、例えば２ｎｍから１０μｍ（例えば２０ｎｍから１０μｍ）、より好ましくは２ｎｍから７μｍ（例えば２０ｎｍから７μｍ）のメジアン粒子サイズ（例えばｄ５０）を有する。ｄ５０は、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ  ２０００光散乱法によって測定することができる。
【００６４】
微粒子状材料は、好ましくは、１μｍから１０μｍ、好ましくは２μｍから７μｍのメジアン粒子サイズを有しうる。
【００６５】
一般に、微粒子状材料は、１ｎｍから５０μｍ（例えば２０ｎｍから５０μｍ、好ましくは１０μｍから２０μｍ）、好ましくは２ｎｍから１８μｍ（例えば２０ｎｍから１８μｍ、好ましくは１５μｍから１８μｍ）のｄ９０粒子サイズを有する。ｄ９０粒子サイズは、ｄ５０粒子サイズよりも大きい。ｄ９０は、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ  ２０００光散乱法によって測定することができる。
【００６６】
排出制御装置が揮発性白金（Ｐｔ）を捕獲するための固体発泡体層を含むとき、微粒子状材料は１０μｍから２０μｍ、好ましくは１５μｍから１８μｍのｄ９０粒子サイズを有することが好ましい。
【００６７】
微粒子状材料は、より大きなメジアン粒子サイズを有するとき、所望のメジアン粒子サイズを得られるように粉砕されうる。良好な発泡体は、狭い又は広い粒子サイズ分布で得ることができる。
【００６８】
表面改質剤を用いた予備処理を施された微粒子状材料（両親媒性物質を用いた予備処理を施された微粒子状材料を含む）が使用されうる。
【００６９】
上記の直接発泡法では、工程（ｉ）は、両親媒性物質を含有する水性媒体（例えば液体）中で微粒子状材料の懸濁液を調製することを含みうる。
【００７０】
両親媒性物質は、頭部基に連結された尾部を含む化合物である。尾部は、一般的に、非極性として記載され、脂肪族（直鎖状アルキル若しくはシクロアルキル）又は芳香族（フェニル若しくはナフチル）であり得、一又は複数の置換基を有しうる。そのような置換基は、アルキル基、例えば、ｎ＜８である−ＣｎＨ２ｎ＋１、アリール基（フェニル若しくは置換フェニルなど）、−ＯＨ又は-ＮＨ２である。好ましい尾部は、２から８個の炭素原子を含む任意に置換された直鎖状炭素鎖である。尾部に連結されている頭部基は、好ましくは、イオン基又は極性基であり、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、サルフェート、サルホネート、カルボキシレート（すなわちＣＯＯＨ）、カルボキシレートエステル、ガレートエステル、アミド、環状アミンを含むアミン及び−ＯＨから選択されうる。
【００７１】
適切な両親媒性物質は、限定されないが、カルボン酸、フェノール類誘導体、例えばアルキル−置換フェノール、没食子酸のエステル誘導体（３，４，５−トリヒドロキシベンゾエート）、カテコール誘導体（例えばアルキル−カテコール）、アミン類（例えばアルキル−置換アミン及びカテコールアミン）並びにアミノ酸を含む。
【００７２】
特に好ましい両親媒性物質は、Ｃ２−Ｃ６カルボン酸及びそのエステル、例えば吉草酸、酪酸及びプロピオン酸、並びにＣ２−Ｃ６ガレートエステル、例えばプロピルガレートである。さらに、出願人は、特に安定した発泡体は、アミノ酸、特にアルファ−アミノ酸を使用して調製することができ、ここで、アミノ基はカルボキシレート頭部基に隣接する炭素原子に結合している。好ましいアルファ−アミノ酸には、バリン、イソロイシン、ロイシン、フェニルアラニン及びトリプトファンの一又は複数が含まれる。メチオニンは、得られる発泡体の硫黄含有量が許容される場合、使用することができる。あまり好ましくないアルファ−アミノ酸には、アラニン及びチロシンが含まれる。特に好ましいアルファ−アミノ酸両親媒性物質には、ロイシン、イソロイシン及びフェニルアラニンの一又は複数が含まれる。それぞれのＤ、Ｌ又はＤＬ型が使用されうる。特に適切なアミノ酸は、フェニルアラニンである。ＤＬ−フェニルアラニンが使用されうる。
【００７３】
懸濁液のｐＨは両親媒性物質が含まれる前に調整されうるが、調整は必要ないこともある。例えば、ｐＨは、微粒子状材料の表面電荷が静電安定化のために十分に高いｐＨ、又は両親媒性物質の溶解度が増加するｐＨに調整されてもよい。
【００７４】
コーティングすべき表面の電荷に応じて、負に荷電した又は正に荷電した頭部基が選択されうる。Ａｌ２Ｏ３に関して、負に荷電した頭部基は、低いｐＨ条件、つまり、等電点を下回るｐＨ、ここではｐＨ＜９、特にｐＨ４〜５で適している。上記の頭部基及びさらなる同様の基は、広範なセラミック粒子、特に金属酸化物を改質するために使用することができる。
【００７５】
表面改質は、疎水性尾部を水性相と接触させたままにしておく、適切な、好ましくは反対に荷電した表面への、負又は正に荷電した両親媒性分子の物理的又は化学的吸着を通じて達成されうる。正に荷電したアルミナ粒子に関して、吸着はｐＨ４．７５で水中のカルボン酸を用いて行われうる。両親媒性物質の固着極性頭部基を変化させることによって、アルミナ表面は、中性ｐＨ条件下で、例えばアルキルガレートを吸着分子として使用して改質することもできる。この両親媒性物質は、様々な他の両性及び塩基性酸化物の表面を疎液化するためにも使用することができる。あるいは、シリカ、炭化ケイ素及び窒化ケイ素のような酸性の酸化物の表面は、アミン含有頭部基の両親媒性物質を用いて疎液化することができる。
【００７６】
粒子のｉｎ−ｓｉｔｕ疎液化に関して、両親媒性物質は、粒子の１５重量％未満、好ましくは＜５重量％の量で適用されうる。存在すべき最小量の両親媒性物質は、約０．１重量％、好ましくは約１重量％である。両親媒性物質の固体１ｇあたり０．０２〜２ｍｍｏｌの範囲の量が使用されうる。懸濁液の他の成分のほかに、両親媒性物質もまた発泡体の粘度に影響を及ぼすため、使用される改質剤の実際の量は、所望の最終粘度に応じて選択される。
【００７７】
微粒子状材料は、典型的には、発泡体安定剤として作用する。
【００７８】
粒子サイズが適切な寸法内であれば、形状が異なる微粒子状材料を発泡体安定剤として使用することができ、すなわちセラミック粒子は球状、多角形板状、針状、繊維状、棒状、単結晶などであることが判明した。粒子自体は、緻密、つまり非多孔質、又は多孔質でありうるか、又は、緻密及び多孔質粒子の混合物が使用されうる。
【００７９】
典型的には、粒子状安定化発泡体は、１μｍから１ｍｍ、好ましくは１０μｍから３００μｍの直径、好ましくは平均直径を有する気泡を含有する。気泡の直径及び平均直径は、光学顕微鏡によって決定されうる。
【００８０】
該方法の工程（ｃ）の後、粒子状安定化発泡体中の気泡のいくつかは、崩壊又は部分的に崩壊しうる。
【００８１】
典型的には、工程（ｃ）の後、粒子状安定化発泡体の少なくとも５％、１０％、２０％、３０％、４０％又は５０％の気泡が崩壊する。追加的に又は代替的には、工程（ｃ）の後、粒子状安定化発泡体の少なくとも６０％、７０％、８０％、９０％又は９５％の気泡が崩壊する。
【００８２】
発泡体の密度は、典型的には０．１から１．２ｇ／ｍｌである。
【００８３】
発泡体は微粒子状材料を含む。微粒子状材料はセラミック材料、触媒材料又は収着剤材料でありうる。この文脈における用語「収着剤」とは、（例えばＮＯｘ又は炭化水素のための）貯蔵の「吸着剤」及び「吸収剤」機構を含む。収着剤は、例えば、（ｉ）アルカリ土類金属（例えばＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ）又はそれらの酸化物、水酸化物、若しくは炭酸塩、又は（ｉｉ）炭化水素吸収剤、例えばゼオライト、好ましくは非遷移金属交換ゼオライトでありうる。
【００８４】
粒子安定化発泡体は、セラミック材料、触媒材料、収着剤材料又はそれらの前駆体を含むか又はそれらから本質的になる粉末の懸濁液を使用して調製されうる。発泡体はまた、金属粉末を使用して調製されうる。
【００８５】
微粒子状材料はセラミック材料及び／又は触媒材料、好ましくは触媒材料でありうる。
【００８６】
セラミック材料は、耐火性酸化物、セラミック化合物（例えばＳｉＣ）、金属アルミネート、モレキュラーシーブ（例えばゼオライト）又はそれら二つ以上の混合物を含みうるか、又は本質的にそれらからなりうる。セラミック材料は、典型的には、触媒活性金属又は収着剤などの担体材料としての使用に適している。セラミック材料を含む固体発泡体層は、後続のプロセス工程において、（例えば含浸工程によって）触媒活性金属又は収着剤で処理されうる。
【００８７】
耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、マグネシア、ジルコニア、セリア、ランタナ及びそれらの２つ以上の混合又は複合酸化物からなる群より選択されうる。例えば、耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、シリカ−アルミナ、チタニア−アルミナ、ジルコニア−アルミナ、セリア−アルミナ、チタニア−シリカ、ジルコニア−シリカ、ジルコニア−チタニア、セリア−ジルコニア、セリア−ジルコニア−アルミナ及びアルミナ−酸化マグネシウムからなる群より選択されうる。
【００８８】
触媒材料は、典型的には、担持材料上に担持される触媒活性金属を含む。担持材料がモレキュラーシーブ、例えばゼオライトを含むとき、触媒活性金属は、金属交換モレキュラーシーブ又はゼオライトのようにモレキュラーシーブ又はゼオライト上に担持されうる。
【００８９】
一般に、触媒活性金属は、鉄、銅、ニッケル、金、白金、パラジウム、ロジウム及びルテニウムより選択される少なくとも一の遷移金属である。
【００９０】
典型的には、担持材料は、上に規定されるような耐火性酸化物、金属アルミネート又はモレキュラーシーブ（例えばゼオライト）である。そのような触媒中の遷移金属及び貴金属含有量は、最大８５重量％でありうるが、好ましくは０．１〜３５重量％の範囲である。
【００９１】
微粒子状材料が触媒材料を含むとき、触媒活性金属、好ましくは遷移金属のローディングは、好ましくは０．１〜３００ｇ．ｆｔ−３、好ましくは０．５〜３００ｇ．ｆｔ−３である。
【００９２】
典型的には、収着剤材料は、ＮＯｘ貯蔵材料又は炭化水素吸収剤を含む。炭化水素吸収剤は、典型的には、ゼオライト、好ましくは非遷移金属交換ゼオライトである。
【００９３】
一般に、ＮＯｘ貯蔵材料は、担持材料状に担持されるＮＯｘ貯蔵成分を含むか、又は本質的にそれから成る。典型的には、ＮＯｘ貯蔵成分は、アルカリ金属（例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）又はリチウム（Ｌｉ）、好ましくはカリウム（Ｋ））、アルカリ土類金属（例えばマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）又はバリウム（Ｂａ）、好ましくはバリウム（Ｂａ））、希土類金属（例えばセリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）又はイットリウム（Ｙ）、好ましくはセリウム（Ｃｅ））又は、それらの酸化物、炭酸塩若しくは水酸化物である。担持材料は、上に規定されるような耐火性酸化物又は金属アルミネートでありうる。
【００９４】
セラミック材料及び／又は触媒材料は、三元触媒（ＴＷＣ）、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、ＮＯｘ吸収体触媒（ＮＡＣ）、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）、選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒、触媒化パティキュレートフィルター（ガソリン及びディーゼル）又はフィルター上ＳＣＲ触媒（ＳＣＲＦＴＭ）である排出制御装置における使用に適していることがある。
【００９５】
粒子状安定化発泡体は、重量で、１〜５０％、２〜４５％、３〜４５％、３〜３５％又は５〜３０％、より好ましくは重量で１０〜２５％の固体含有量を有しうる。発泡体の固体含有量は、液体中に懸濁される微粒子状材料と発泡プロセス前の懸濁液（液体＋固体）の総重量との間の重量比として規定される。
【００９６】
本発明の方法の工程（ｃ）の実施後、基材に配置又は担持される固体発泡体層が得られる。本発明は、基材上に配置又は担持される固体発泡体層を含む排出制御装置にも関する。典型的には、固体発泡体層は微粒子状材料を含む。微粒子状材料は触媒材料を含みうる。固体発泡体層は以下でさらに記載される。
【００９７】
固体発泡体層は基材上に直接配置又は担持されてもよく（すなわち、固体発泡体層は基材の表面と直接接触している）、且つ／又は固体発泡体層は、層、例えばウォッシュコートから得られる層上に配置されてもよい。
【００９８】
固体発泡体層が基材上に直接配置又は担持されるとき、固体発泡体層はチャネル壁上に実質的に局在する。「チャネル壁上に実質的に局在する」という表現は、＜５０％、好ましくは＜７５％（例えば＜９０％）の固体発泡体層が、チャネル壁中（すなわち、チャネル壁の細孔内）ではなく、チャネル壁上に局在していることを意味する。しかしながら、微量の発泡体は壁内に移動又は拡散しうることが認識される。
【００９９】
一般に、固体発泡体層は連続気泡構造を含む。本明細書中で使用される場合の用語「連続気泡構造」とは、セル容積のある部分が相互接続されていることを意味する。典型的には、２０％超のセル容積、好ましくは３０％、４０％又は５０％超のセル容積が相互接続されている。固体発泡体層の連続気泡構造を通る開放流路が存在しうる。連続気泡構造において、気孔は互いに接続する。
【０１００】
固体発泡体層は、１〜１００μｍ、好ましくは５〜８０μｍのメジアン細孔直径を有しうる。
【０１０１】
固体発泡体層は、一般的に、５μｍ〜５００μｍ、５０μｍ〜２５０μｍ、５０μｍ〜２００μｍ又は５μｍ〜１４０μｍの範囲のサイズ分布を有する気泡又は気泡様構造を含む。サイズ分布はＳＥＭを使用して測定することができる。
【０１０２】
固体発泡体層は部分的に崩壊した構造を含みうる。少なくとも５％、１０％、２０％、３０％、４０％又は５０％の固体発泡体層は崩壊した構造を有しうる。固体発泡体層は実質的に崩壊した構造を有しうる。よって、少なくとも６０％、７０％、８０％、９０％又は９５％の固体発泡体層は崩壊した構造を有する。
【０１０３】
典型的には、固体発泡体層の厚さは、５００μｍ未満、４００μｍ未満、３５０μｍ未満、３００μｍ未満、２００μｍ未満、１６０μｍ未満又は１５０μｍ未満である。
【０１０４】
固体発泡体層が部分的に崩壊した構造を含むとき、緻密層（例えば固体発泡体層の崩壊した部分）の厚さは、２μｍ〜４００μｍ、５μｍ〜３００μｍ、１０μｍ〜２００μｍ又は２０μｍ〜１５０μｍの間である。
【０１０５】
排出制御装置は、各層又は二つ以上の層の組み合わせのための基材上及び／又は基材内の（例えば触媒活性材料又は収着剤の）ウォッシュコートローディング又は含浸ローディングを有してもよく、それらは、約０．１ｇ／ｉｎ３から約８ｇ／ｉｎ３、より好ましくは約０．５ｇ／ｉｎ３から約６ｇ／ｉｎ３、さらにより好ましくは約１ｇ／ｉｎ３から約４ｇ／ｉｎ３である。
【０１０６】
各層又は二つ以上の層の組み合わせのための基材上及び／基材内のウォッシュコートローディング又は含浸ローディングは、≧１．００ｇ／ｉｎ３、例えば≧１．２ｇ／ｉｎ３、≧１．５ｇ／ｉｎ３、≧１．７ｇ／ｉｎ３又は≧２．００ｇ／ｉｎ３（例えば約１．５ｇ／ｉｎ３から約２．５ｇ／ｉｎ３）であることが好ましい。
【０１０７】
用語「ウォッシュコート」とは、当該技術分野で広く認識される用語であり、セラミック材料、触媒材料又は収着剤材料、及び任意選択的に他の材料、例えば結合剤、促進剤又は安定剤の一又は複数の混合物を指す。
【０１０８】
一般に、ウォッシュコートローディングは約０．１から約５．０ｇ．ｉｎ−３（例えば０．６〜２．５ｇ．ｉｎ−３又は０．１から約１．０ｇ．ｉｎ−３、好ましくは０．１〜０．６ｇ．ｉｎ−３）である。
【０１０９】
典型的には、ウォッシュコートは、０．１〜３００ｇ．ｆｔ−３の触媒活性金属又はＮＯｘ貯蔵成分のローディングを含む。別のさらなる実施態様では、触媒活性金属又はＮＯｘ貯蔵成分は、０．５〜３００ｇ．ｆｔ−３のローディングを有する。触媒活性金属は、典型的には、白金族金属（ＰＧＭ）、例えば白金、パラジウム及び／又はロジウムである。
【０１１０】
本発明の方法における使用のため及び排出制御装置のための基材は、当該技術分野でよく知られている。
【０１１１】
一般的に、基材はハニカムモノリス基材であることが好ましい。本明細書で使用する「ハニカムモノリス基材」という用語は、基材の長さに沿って長手方向に伸びる複数のチャネルを有する基材を表し、各チャネルは少なくとも１つの開放端（即ち、排ガスが通流するため）を有する。典型的には、チャネルは、複数の壁の間に形成される。チャネルは、不規則な断面及び／又は規則的な断面を有し得る。チャネルが規則的な断面を有する場合、断面は六角形断面に限定されず、例えば、長方形又は正方形であり得る。
【０１１２】
ハニカムモノリス基材は、フロースルー式ハニカムモノリス基材であってもよい。従って、ハニカムモノリス基材は、典型的には内部を貫通して伸びる複数のチャネルを備え、各チャネルは両端が開放されている（即ち、入口の開放端及び出口の開放端）。一般的に、フロースルー式ハニカムモノリス基材はパーシャルフィルターハニカムモノリス基材とは異なる。典型的には、フロースルー式ハニカムモノリス基材は、複数の壁における複数の偏向部などの捕集素子を備えない。
【０１１３】
ハニカムモノリス基板は、ウォールフローハニカムモノリス基材などのハニカムモノリスフィルター基材であり得る。そのようなハニカムモノリスフィルター基材は、内燃機関、具体的には圧縮点火エンジン（例えば、ディーゼルエンジン）が生み出す排ガスにおける、スート粒子などのパティキュレートマター（ＰＭ）を、捕捉又は除去することが可能である。
【０１１４】
ウォールフローハニカムモノリス基材において、ハニカムモノリス基材は、複数のチャネルを備え、各チャネルは開放端及び閉鎖端（例えば、閉塞された端部）を有する。典型的には、各チャネルは、多孔質構造（例えば、多孔質壁）によって、隣接するチャネルから分離される。一般的に、基材の第１の端部で開放端を有し、基材の第２の（即ち、反対側の）端部で閉鎖（例えば、閉塞）端を有する各チャネルは、典型的には、基材の第１の端部で閉鎖（例えば、閉塞）端を有し、基材の第２の（即ち、反対側の）端部で開放端を有するチャネルに、隣接している。基材の第１の端部が上流端に配置される場合、（ｉ）基材の第１の端部で開放端を有し、基材の第２の端部で閉鎖端を有する各チャネルは、入口チャネルであり、（ｉｉ）基材の第１の端部で閉塞端を有し、基材の第２の端部で開放端を有する各チャネルは、出口チャネルである。好ましくは、各入口チャネルが多孔質構造（例えば、多孔質壁）によって出口チャネルから交互に分離され、またその逆でもある。従って、出口チャネルが垂直に且つ横方向に入口チャネルと隣接し、またその逆でもある。入口チャネルと出口チャネルとの間の流体連通は、基材の多孔質構造（例えば、多孔質壁）を介する。何れの端部から見ても、チャネルの交互に閉塞された（例えば、閉鎖された）端及び開放端は、チェス盤の外観を呈する。
【０１１５】
基材はパーシャルフィルター基材でありうる（例えば、国際公開第０１／８０９７８号又はＥＰ１０５７５１９に開示されるパーシャルフィルター基材を参照されたい）。典型的には、パーシャルフィルター基材は、（例えば、スート粒子などのパティキュレートマター用の）捕集素子、及び、複数のチャネル（即ち、通流する排ガス用）を有し、各チャネルは、少なくとも１つの開放端を有する（各チャネルが２つの開放端を有する（即ち、各チャネルの両端が開放されている）のが好ましい）。一般的に、パーシャルフィルター基材は、チャネルの境界を画定する複数の壁を有する。典型的には、捕集素子は、複数の壁における複数の偏向部（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓ）である。各壁は、偏向部がなくてもよく、一又は複数の偏向部を有してもよい。各偏向部は、基材を通流する排ガスにおける任意のパティキュレートマターに対する、障害物として作用する。各偏向部は、フラップ又は翼状の形状を有し得、典型的には、各偏向部は壁の平面から（例えば、ある角度で）外側に突出する。好ましくは、各偏向部は、基材の壁における開口と組み合わされる。壁における各開口は、排ガスが１つのチャネルから隣接するチャネルに流れることを可能にする。
【０１１６】
一般に、基材は、セラミック材料又は金属材料である。基材がセラミック材料である場合、典型的には、セラミック材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、チタン酸アルミニウム、アルミナ、コーディエライト（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ）、ムライト、ポルサイト及びサーメット（ｔｈｅｒｍｅｔ）（例えば、Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ、Ａｌ２Ｏ３／ＮｉもしくはＢ４Ｃ／Ｆｅ、又はこれら２つもしくはそれ以上のセグメントを含む複合物）で構成されるグループから、選択され得る。基材が金属材料である場合、典型的には、金属材料は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金及びステンレス鋼合金で構成されるグループから選択される。
【０１１７】
発明者は、固体発泡体層を含む本発明の排出制御装置の二つの有利な実施態様を発展させた。
【０１１８】
第１の排出制御装置の実施態様では、排出制御装置はＳＣＲ触媒である。固体発泡体層は、微粒子状材料を含み、これは金属酸化物系ＳＣＲ触媒配合物、モレキュラーシーブ系ＳＣＲ触媒配合物又はそれらの混合物である。かかるＳＣＲ触媒配合物は、当該技術分野で知られている。
【０１１９】
金属酸化物ベースのＳＣＲ触媒配合物は、典型的には、耐火性酸化物上に担持されるバナジウム若しくはタングステン又はそれらの混合物を含む。耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア及びそれらの組み合わせからなる群より選択されうる。
【０１２０】
金属酸化物系のＳＣＲ触媒配合物は、チタニア（例えばＴｉＯ２）、セリア（例えばＣｅＯ２）、及びセリウムとジルコニウムの混合又は複合酸化物（例えばＣｅｘＺｒ（１−ｘ）Ｏ２、式中、ｘ＝０．１から０．９、好ましくはｘ＝０．２から０．５）からなる群より選択される耐火性酸化物上に担持される、バナジウムの酸化物（例えばＶ２Ｏ５）及び／又はタングステンの酸化物（例えばＷＯ３）を含むか、又は本質的にそれらからなることが好ましい。
【０１２１】
耐火性酸化物がチタニア（例えばＴｉＯ２）であるとき、好ましくは、バナジウムの酸化物の濃度は（例えば金属酸化物系ＳＣＲ配合物の）０．５から６重量％であり、且つ／又はタングステンの酸化物（例えばＷＯ３）の濃度は５から２０重量％である。より好ましくは、バナジウムの酸化物（例えばＶ２Ｏ５）及びタングステンの酸化物（例えばＷＯ３）は、チタニア（例えばＴｉＯ２）上に担持される。
【０１２２】
耐火性酸化物がチタニア（例えばＣｅＯ２）であるとき、好ましくは、バナジウムの酸化物の濃度は（例えば金属酸化物系ＳＣＲ配合物の）０．１から９重量％であり、且つ／又はタングステンの酸化物（例えばＷＯ３）の濃度は０．１から９重量％である。
【０１２３】
一般に、金属酸化物系ＳＣＲ触媒配合物は、チタニア（例えばＴｉＯ２）上に担持される、バナジウムの酸化物（例えばＶ２Ｏ５）及び任意選択的にタングステンの酸化物（例えばＷＯ３）を含むか、又は本質的にそれらかなることが好ましい。
【０１２４】
第１の選択的触媒還元組成物は、モレキュラーシーブ系ＳＣＲ触媒配合物を含みうるか、又は本質的にそれからなりうる。モレキュラーシーブ系ＳＣＲ触媒配合物は、任意選択的に遷移金属交換モレキュラーシーブであるモレキュラーシーブを含む。ＳＣＲ触媒配合物は、遷移金属交換モレキュラーシーブを含むことが好ましい。
【０１２５】
一般に、モレキュラーシーブ系ＳＣＲ触媒配合物は、アルミノシリケート骨格（例えばゼオライト）、アルミノホスフェート骨格（例えばＡｌＰＯ）、シリコアルミノホスフェート骨格（例えばＳＡＰＯ）、ヘテロ原子含有アルミノシリケート骨格、ヘテロ原子含有アルミノホスフェート骨格（例えばＭｅＡｌＰＯ、ここでＭｅは金属である）又はヘテロ原子含有シリコアルミノホスフェート骨格（例えばＭｅＡＰＳＯ、ここでＭｅは金属である）を有するモレキュラーシーブを含みうる。ヘテロ原子（すなわち、ヘテロ原子含有骨格中のもの）は、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）及びそれら二つ以上の組み合わせからなる群より選択されうる。ヘテロ原子は金属であることが好ましい（例えば、上記ヘテロ原子含有骨格のそれぞれは、金属含有骨格でありうる）。
【０１２６】
モレキュラーシーブ系ＳＣＲ触媒配合物は、アルミノシリケート骨格（例えばゼオライト）又はシリコアルミノホスフェート骨格（例えばＳＡＰＯ）を有するモレキュラーシーブを含むか、又は本質的にそれからなることが好ましい。より好ましくは、モレキュラーシーブは、アルミノシリケート骨格（例えばゼオライト）を有する。
【０１２７】
モレキュラーシーブがアルミノシリケート骨格を有する（例えばモレキュラーシーブがゼオライトである）場合、モレキュラーシーブは典型的に、５から２００（例えば１０から２００）、好ましくは１０から１００（例えば１０から３０又は２０から８０）、例えば１２から４０、より好ましくは１５から３０のシリカ対アルミナモル比（ＳＡＲ）を有する。
【０１２８】
典型的には、モレキュラーシーブは微孔質である。微孔質モレキュラーシーブは、２ｎｍ以下の直径を有する細孔を有する（例えば、「ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ」のＩＵＰＡＣ定義に従う。［Pure & Appl. Chem., 66(8),(1994), 1739-1758を参照のこと］）。
【０１２９】
モレキュラーシーブ系ＳＣＲ触媒配合物は、小細孔モレキュラーシーブ（例えば最大環サイズが８つの四面体原子を有するモレキュラーシーブ）、中細孔モレキュラーシーブ（例えば最大環サイズが１０の四面体原子を有するモレキュラーシーブ）、又は大細孔モレキュラーシーブ（例えば最大環サイズが１２の四面体原子を有するモレキュラーシーブ）、又はそれら二つ以上の組み合わせを含みうる。
【０１３０】
モレキュラーシーブが小細孔モレキュラーシーブであるとき、小細孔モレキュラーシーブは、ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧ及びＺＯＮ、又はそれらの二つ以上の混合及び／又は連晶からなる群より選択される骨格タイプコード（ＦＴＣ）により表される骨格構造を有しうる。好ましくは、小細孔モレキュラーシーブは、ＣＨＡ、ＬＥＶ、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＥＲＩ、ＳＦＷ、ＫＦＩ、ＤＤＲ及びＩＴＥからなる群より選択されるＦＴＣにより表される骨格構造を有する。より好ましくは、小細孔モレキュラーシーブは、ＣＨＡ及びＡＥＩからなる群より選択されるＦＴＣにより表される骨格構造を有する。小細孔モレキュラーシーブはＦＴＣ  ＣＨＡにより表される骨格構造を有しうる。小細孔モレキュラーシーブはＦＴＣ  ＡＥＩにより表される骨格構造を有しうる。小細孔モレキュラーシーブがゼオライトであり、ＦＴＣ  ＣＨＡにより表される骨格を有するとき、ゼオライトはチャバザイトでありうる。
【０１３１】
モレキュラーシーブが中細孔モレキュラーシーブであるとき、中細孔モレキュラーシーブは、ＡＥＬ、ＡＦＯ、ＡＨＴ、ＢＯＦ、ＢＯＺ、ＣＧＦ、ＣＧＳ、ＣＨＩ、ＤＡＣ、ＥＵＯ、ＦＥＲ、ＨＥＵ、ＩＭＦ、ＩＴＨ、ＩＴＲ、ＪＲＹ、ＪＳＲ、ＪＳＴ、ＬＡＵ、ＬＯＶ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＲＥ、ＭＴＴ、ＭＶＹ、ＭＷＷ、ＮＡＢ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＯＢＷ、−ＰＡＲ、ＰＣＲ、ＰＯＮ、ＰＵＮ、ＲＲＯ、ＲＳＮ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＳＴＷ、−ＳＶＲ、ＳＺＲ、ＴＥＲ、ＴＯＮ、ＴＵＮ、ＵＯＳ、ＶＳＶ、ＷＥＩ及びＷＥＮ、又はそれら二つ以上の混合及び／又は連晶からなる群より選択される骨格タイプコード（ＦＴＣ）により表される骨格構造を有しうる。好ましくは、中細孔モレキュラーシーブは、ＦＥＲ、ＭＥＬ、ＭＦＩ及びＳＴＴからなる群より選択されるＦＴＣにより表される骨格構造を有する。より好ましくは、中細孔モレキュラーシーブは、ＦＥＲ及びＭＦＩからなる群より選択されるＦＴＣにより表される骨格構造を有する。中細孔モレキュラーシーブがゼオライトであり、ＦＴＣ  ＦＥＲ又はＭＦＩにより表される骨格を有するとき、ゼオライトはフェリエライト、シリカライト又はＺＳＭ−５でありうる。
【０１３２】
モレキュラーシーブが大細孔モレキュラーシーブであるとき、大細孔モレキュラーシーブは、ＡＦＩ、ＡＦＲ、ＡＦＳ、ＡＦＹ、ＡＳＶ、ＡＴＯ、ＡＴＳ、ＢＥＡ、ＢＥＣ、ＢＯＧ、ＢＰＨ、ＢＳＶ、ＣＡＮ、ＣＯＮ、ＣＺＰ、ＤＦＯ、ＥＭＴ、ＥＯＮ、ＥＺＴ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＧＯＮ、ＩＦＲ、ＩＳＶ、ＩＴＧ、ＩＷＲ、ＩＷＳ、ＩＷＶ、ＩＷＷ、ＪＳＲ、ＬＴＦ、ＬＴＬ、ＭＡＺ、ＭＥＩ、ＭＯＲ、ＭＯＺ、ＭＳＥ、ＭＴＷ、ＮＰＯ、ＯＦＦ、ＯＫＯ、ＯＳＩ、−ＲＯＮ、ＲＷＹ、ＳＡＦ、ＳＡＯ、ＳＢＥ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＥＷ、ＳＦＥ、ＳＦＯ、ＳＦＳ、ＳＦＶ、ＳＯＦ、ＳＯＳ、ＳＴＯ、ＳＳＦ、ＳＳＹ、ＵＳＩ、ＵＷＹ及びＶＥＴ、又はそれら二つ以上の混合及び／又は連晶からなる群より選択される骨格タイプコード（ＦＴＣ）により表される骨格構造を有しうる。好ましくは、大細孔モレキュラーシーブは、ＡＦＩ、ＢＥＡ、ＭＡＺ、ＭＯＲ及びＯＦＦからなる群より選択されるＦＴＣにより表される骨格構造を有する。より好ましくは、大細孔モレキュラーシーブは、ＢＥＡ、ＭＯＲ及びＭＦＩからなる群より選択されるＦＴＣにより表される骨格構造を有する。大細孔モレキュラーシーブがゼオライトであり、ＦＴＣ  ＢＥＡ、ＦＡＵ又はＭＯＲにより表される骨格を有するとき、ゼオライトはベータゼオライト、フォージャサイト、ゼオライトＹ、ゼオライトＸ又はノルデナイトでありうる。
【０１３３】
一般に、モレキュラーシーブは小細孔モレキュラーシーブであることが好ましい。
【０１３４】
モレキュラーシーブ系ＳＣＲ触媒配合物は、好ましくは遷移金属交換モレキュラーシーブを含む。遷移金属は、コバルト、銅、鉄、マンガン、ニッケル、パラジウム、白金、ルテニウム及びレニウムからなる群より選択されうる。遷移金属は、銅及び鉄からなる群より選択されることが好ましい。
【０１３５】
遷移金属は鉄であってもよい。鉄交換モレキュラーシーブを含有するＳＣＲ触媒配合物の利点は、そのような配合物が、例えば銅交換モレキュラーシーブよりも、より高い温度で優れたＮＯｘ還元活性を有することである。鉄交換モレキュラーシーブは、（他の種類のＳＣＲ触媒配合物と比較して）最小量のＮ２Ｏも生成しうる。
【０１３６】
遷移金属は銅であってもよい。銅交換モレキュラーシーブを含有するＳＣＲ触媒配合物の利点は、そのような配合物は優れた低温ＮＯｘ還元活性を有する（例えば、鉄交換モレキュラーシーブの低温ＮＯｘ還元活性より優れうる）ことである。
【０１３７】
遷移金属は、モレキュラーシーブのチャネル、空洞又はケージ内に、又はモレキュラーシーブの外部表面上の骨格外部位に存在しうる。
【０１３８】
上記のように、触媒材料のローディングの増加は、フィルター背圧の望ましくない増加をもたらすことがある。例えば、選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒は、Ｖ２Ｏ５／ＷＯ３／ＴｉＯ２及び遷移金属交換ゼオライト、例えばＦｅ／ベータゼオライト又はＣｕ／ＣＨＡを含みうる。そのような生成物を作製することに伴う困難は、許容できる背圧での触媒活性の保持の競合する要件のバランスをとることである。より高い多孔度のフィルター基材を使用することに伴う付随する困難の一部に対抗することは可能であるが、そのような基材はより脆弱で取り扱いがより困難である。許容できない背圧を回避する別の手段は、触媒材料の量を制限することである。しかしながら、ＳＣＲ触媒の量の減少は、より低いＮＯｘ変換及びＮＨ３貯蔵容量をもたらし、これは、低温ＮＯｘ変換にとって重要である。
【０１３９】
さらに、ＤＯＣ及びＮＡＣのような非常に複雑な多層触媒構成をフロースルー基板モノリス上にコーティングすることができる。フィルターモノリスの表面、例えばウォールフロー型フィルターの入口チャネル表面を、触媒組成物の一以上の層でコーティングすることは可能であるが、フィルターリングモノリスをコーティングすることに関する問題は、フィルターモノリスを触媒ウォッシュコートでオーバーロードし、それによってそこを気体が通過することを制限することによって、使用時の背圧の不要な増加を回避することである。したがって、フィルター基材モノリスの表面を一又は複数の異なる触媒層で順次コーティングすることは不可能ではないが、異なる触媒組成物を、ゾーン内で、例えばフィルターモノリスの前半分のゾーン及び後半分のゾーンを軸方向に分離する、又は、第１の触媒組成物でウォールフロー型フィルター基材モノリスの入り口チャネルを、及び、第２の触媒組成物でウォールフロー型フィルター基材モノリスの出口チャネルをコーティングすることによって分離することがより一般的である。
【０１４０】
粒子状安定化発泡体で基材をコーティングすることにより、同様の組成を有するウォッシュコートを用いてコーティングされた同じ基材に通常付随する背圧を低減することができることが分かった。本明細書に記載の発泡体コーティングは、浸透性ウォッシュコート層の形成を可能にし、ウォッシュコートローディングを増加させることによる背圧の影響を最小限にし、それにより許容される背圧でより多くの触媒コーティングを可能にする。この発泡体層はまた、スートがフィルター又は他の基材の壁に入るのを防止し、スートが背圧に及ぼす影響を最小にする。
【０１４１】
排気制御装置がＳＣＲ触媒である場合、基材は、典型的には、ハニカムモノリス基材であり、好ましくは、フロースルーハニカムモノリス基材又はウォールフローハニカムモノリス基材、より好ましくはウォールフローハニカムモノリス基材である。
【０１４２】
基材は、コーディエライトフロースルーモノリス、金属フロースルーモノリス、コーディエライトパティキュレートフィルター、炭化ケイ素パティキュレートフィルター又はチタン酸アルミニウムパティキュレートフィルターでありうる。
【０１４３】
基材がウォールフローハニカムモノリス基材、例えばパティキュレートフィルターであるとき、典型的には、基材は、４０から７０％、好ましくは４５から６５％、例えば５０から６５％（例えば５５から６５％）の多孔度を有する。追加的に又は代替的に、基材は、８から４５μｍ、好ましくは１０から３０μｍ（例えば１０から２５μｍ）、特に１５から２５μｍの平均細孔サイズを有しうる。平均細孔サイズは水銀ポロシメトリーによって決定されうる。
【０１４４】
第２の排出制御装置の実施態様では、排出制御装置は、揮発性白金（Ｐｔ）を捕獲するための基材及び固体発泡体層を含む。固体発泡体層は、好ましくは連続気泡構造を有する。
【０１４５】
揮発性白金（Ｐｔ）を捕獲するための固体発泡体層は、捕獲材料を含むか、又は本質的にそれからなる。微粒子状材料は、典型的には捕獲材料である。適切な捕獲材料は、国際公開第２０１３／０８８１３３号、同第２０１３／０８８１３２号、同第２０１３／０８８１２８号、同第２０１３／０５０７８４号及び同第２０１６／１２８７２０号に記載されている（これら全ては参照により本明細書中に援用される）。
【０１４６】
捕獲材料は、
（ａ）耐火性酸化物の粒子、好ましくは≦約５０ｍ２／ｇの平均比表面積を有する耐火性酸化物の粒子、及び／又は
（ｂ）Ｐｔ合金金属の粒子、好ましくは≧約１０ｎｍの平均粒子サイズ及び／又は≦約１０％の分散を有するＰｔ合金金属の粒子
を含むか、又は本質的にそれらからなる。
【０１４７】
典型的には、揮発性白金（Ｐｔ）を捕獲するための固体発泡体層又はその捕獲材料は、０．１から３．５ｇ ｉｎ−３、好ましくは０．２から２．５ｇ ｉｎ−３、より好ましくは０．３から２．０ｇ ｉｎ−３、さらにより好ましくは０．５から１．７５ｇ ｉｎ−３（例えば０．７５から１．５ｇ ｉｎ−３）の耐火性酸化物の粒子のローディングを含む。
【０１４８】
捕獲材料は、≦約５０ｍ２／ｇ（＜約５０ｍ２／ｇ）、例えば≦約４０ｍ２／ｇ（＜約４０ｍ２／ｇ）、好ましくは≦約３０ｍ２／ｇ（＜約３０ｍ２／ｇ）、より好ましくは≦約２０ｍ２／ｇ（＜約２０ｍ２／ｇ）、さらにより好ましくは≦約１０ｍ２／ｇ（＜約１０ｍ２／ｇ）の平均比表面積を有する耐火性酸化物の粒子を含みうるか、又は本質的にそれらからなりうる。耐火性酸化物の粒子の平均比表面積（ＳＳＡ）は、容積法を使用して−１９６℃での窒素物理吸着により決定することができる。平均ＳＳＡは、ＢＥＴ吸着等温式を使用して決定される。
【０１４９】
耐火性酸化物は＜１００ミクロンのｄ９０を有しうる。耐火性酸化物は、好ましくは、＜７５ミクロン、例えば＜５０ミクロン（例えば＜３０ミクロン）、より好ましくは＜２０ミクロンのｄ９０を有しうる。
【０１５０】
典型的には、耐火性酸化物は＞０．１ミクロンのｄ９０を有しうる。耐火性酸化物は＞１．０ミクロン、例えば＞５．０ミクロンのｄ９０を有することが好ましい。
【０１５１】
本発明の第２の排出制御装置の実施態様による使用のための耐火性酸化物の粒子は、先行技術の排出制御装置（例えばＤＯＣ、ＣＳＦ又はＮＳＣ）における（例えば、白金族金属のような触媒活性金属のための）担体材料として使用される同じ耐火性酸化物の粒子の平均比表面積と比較して、比較的低い平均比表面積を有する。一般に、大きな平均比表面積を有する小さな耐火性酸化物の粒子は、触媒活性を最大化するために使用される。反対に、本発明による使用のための耐火性酸化物の粒子は、比較的大きい（すなわち、一般的に、先行技術の排出制御装置における担体材料として使用されるときよりもはるかに大きい）。
【０１５２】
≦約５０ｍ２／ｇの平均比表面積を有する耐火性酸化物は当該技術分野で知られており、市販されている。
【０１５３】
耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア及びこれらの混合又は複合酸化物、例えばこれらの２つ以上の混合又は複合酸化物など、から成る群より選択されうる。例えば、耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、シリカ−アルミナ、チタニア−アルミナ、ジルコニア−アルミナ、セリア−アルミナ、チタニア−シリカ、ジルコニア−シリカ、ジルコニア−チタニア、セリア−ジルコニア及びアルミナ−酸化マグネシウムからなる群より選択されうる。
【０１５４】
耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、セリア、シリカ−アルミナ、セリア−アルミナ、セリア−ジルコニア及びアルミナ−酸化マグネシウムからなる群より選択されることが好ましい。より好ましくは、耐火性酸化物は、アルミナ、セリア、シリカ−アルミナ及びセリア−ジルコニアからなる群より選択される。耐火性酸化物はアルミナ又はシリカ−アルミナでありうる。
【０１５５】
捕獲材料は、特にＰｔ合金材料がパラジウムを含むとき、Ｐｔ合金材料（ＰＡＭ）を含まないことが好ましいことがある。この実施態様は、本明細書中では「ＰＡＭを含まない実施態様」と表す。より好ましくは、捕獲材料はパラジウム及び白金を含まない。捕獲材料は、一又は複数の白金族金属（ＰＧＭ）及び／又は一又は複数の貨幣金属金（Ａｕ）及び／又は銀（Ａｇ）を含まないことがさらに好ましい。さらにより好ましくは、捕獲材料は、一又は複数の遷移金属（すなわち、ジルコニアのような耐火性酸化物の一部でありうる遷移金属を除くもの）を含まない。そのような状況では、≦５０ｍ２／ｇの平均比表面積を有する耐火性酸化物の粒子は、捕獲材料として主に又は単独で使用されうる。
【０１５６】
ＰＡＭを含まない実施態様では、耐火性酸化物は好ましくはセリア、セリア−アルミナ又はセリア−ジルコニアである。より好ましくは、耐火性酸化物はセリアを含むか、又は本質的にそれからなる。さらにより好ましくは、耐火性酸化物は本質的にセリアからなる。
【０１５７】
追加的に又は代替的に、捕獲材料は、Ｐｔ合金材料、例えばパラジウム（Ｐｄ）の粒子を含みうるか、又は本質的にそれらかからなりうる。Ｐｔ合金材料が捕獲材料に含まれる本発明の実施態様は、本明細書中では「ＰＡＭ含有実施態様」と表す。
【０１５８】
捕獲材料中へのＰｔ合金材料（ＰＡＭ）の包含は、それが揮発性Ｐｔを用いて合金を容易に形成することができるため、有利であることが分かった。捕獲材料中のＰｔとＰｔ合金材料との間の合金（例えばＰｔ−Ｐｄ合金）の形成は、合金の安定性のため、揮発性Ｐｔを効果的に捕捉する。
【０１５９】
典型的には、Ｐｔ合金材料は、金属及び／又はその酸化物を含むか、又は本質的にそれからなる。金属は、好ましくは、パラジウム（Ｐｄ）；金（Ａｕ）；銅（Ｃｕ）；ＰｄとＡｕの混合物；ＰｄとＣｕの混合物；ＡｕとＣｕの混合物；Ｐｄ、ＡｕとＣｕの混合物；ＰｄとＡｕの二元金属合金；ＰｄとＣｕの二元金属合金；ＡｕとＣｕの二元金属合金；及びＰｄ、ＡｕとＣｕの三元金属合金からなる群より選択される。金属は、パラジウム（Ｐｄ）、ＰｄとＡｕの混合物、及びＰｄとＡｕの二元金属合金からなる群より選択されることが好ましい。より好ましくは、金属はパラジウム（Ｐｄ）である。
【０１６０】
疑義を避けるために、Ｐｔ合金材料は白金を含まない（例えば、新規又は未使用時）。
【０１６１】
Ｐｔ合金材料の粒子は、約１０ｎｍ以上の平均粒子サイズ、例えば約１０ｎｍ超の平均粒子サイズを有することが好ましい。より好ましくは、Ｐｔ合金材料の粒子は、約１５ｎｍ以上、例えば約２０ｎｍ以上、より好ましくは約５０ｎｍ以上、例えば約７５ｎｍ以上の平均粒子サイズを有する。
【０１６２】
一般的に、Ｐｔ合金材料として機能しうる金属は、その触媒活性のために酸化触媒中に含まれる。従来の排出制御装置におけるそのような金属（例えばパラジウム）の平均粒子サイズは、１０ｎｍよりはるかに小さい。本発明による捕獲材料における使用のためのＰｔ合金材料の粒子は、比較的大きい。Ｐｔ合金材料のそのような大きな粒子は、比較的触媒的に不活性であるが、揮発性Ｐｔを捕捉又は捕獲できることが驚くべきことに判明した。
【０１６３】
典型的には、Ｐｔ合金材料は、１０ｎｍから１０００ミクロンの平均粒子サイズを有する。Ｐｔ合金材料は、１５ｎｍから１００ミクロンの平均粒子サイズを有することが好ましく、より好ましくは２０ｎｍから２０ミクロン、特に５０ｎｍから５ミクロン、例えば７５ｎｍから３ミクロンの平均粒子サイズを有することが好ましい。
【０１６４】
Ｐｔ合金材料の粒子は、典型的には、≦約１０％（例えば＜約１０％）、好ましくは≦約７．５％、例えば≦約５％、より好ましくは≦約２．５％の分散を有する。分散の測定は、未使用のＰｔ合金材料粒子（すなわち、繰り返し又は延長して使用されなかったフレッシュな粒子）を指す。
【０１６５】
Ｐｔ合金材料に関して本明細書中で使用される「平均粒子サイズ」及び「分散」は、従来の方法を使用して、又は国際公開第２０１６／１２８７２０号に記載されるように、決定することができる。
【０１６６】
一般的に、捕獲材料は、１ｇ ｆｔ−３から５０ｇ ｆｔ−３、好ましくは４ｇ ｆｔ−３から４０ｇ ｆｔ−３、さらにより好ましくは８ｇ ｆｔ−３から３０ｇ ｆｔ−３のＰｔ合金材料の総ローディング（例えばＰｔ合金材料の金属含有量）を有する。
【０１６７】
Ｐｔ合金材料、例えばパラジウムは、基材上に配置又は担持されうる（例えばＰｔ合金材料は、基材上に直接コーティングされる）。
【０１６８】
Ｐｔ合金材料は担体材料（例えば微粒子状担体材料）上に配置又は担持されることが好ましい。Ｐｔ合金材料は、担体材料上に直接配置されうる、又は担体材料に直接担持されうる（例えば、Ｐｔ合金材料と担体材料の間に介在する担体材料は存在しない）。例えば、Ｐｔ合金材料、例えばパラジウムは、担体材料の表面上に分散させる、且つ／又は担体材料中に含浸させることができる。
【０１６９】
一般的に、担体材料は、耐火性酸化物、例えば上に規定される耐火性酸化物を含むか、又は本質的にそれからなる。耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、セリア、シリカ−アルミナ、セリア−アルミナ、セリア−ジルコニア及びアルミナ−酸化マグネシウムからなる群より選択されることが好ましい。より好ましくは、耐火性酸化物は、アルミナ、セリア、シリカ−アルミナ及びセリア−ジルコニアからなる群より選択される。さらに一層好ましくは、耐火性金属酸化物は、アルミナ又はシリカ−アルミナ、特にシリカ−アルミナから選択される。
【０１７０】
耐火性酸化物は、比較的低い平均比表面積を有し、比較的大きな粒子を有する上記のタイプのものでありうる。
【０１７１】
本発明は、（Ｐｔ）を含む触媒材料に関して、捕獲材料の様々な構成を含む。
【０１７２】
第１の構成は、揮発性白金（Ｐｔ）を捕獲するための固体発泡体層を含む排出制御装置に関し、排出制御装置は、白金（Ｐｔ）を含む触媒材料をさらに含みうる。典型的には、固体発泡体層は、排気ガスが白金（Ｐｔ）を含む触媒材料と接触又はそれを通過した後で、排気ガスと接触するように配置される。
【０１７３】
第２の構成は、第２の排出制御装置の上流、好ましくは直接上流の第１の排出制御装置を含む排気システムに関する（すなわち、第１の排出制御装置の出口は、第２の排出制御装置の入口に接続、好ましくは直接接続している）。第１の排出制御装置は、基材上に配置又は担持される触媒材料を含む。第２の排出制御装置は、基材上に配置又は担持される揮発性白金（Ｐｔ）を捕獲するための固体発泡体層を含む。
【０１７４】
疑義を避けるために、捕獲材料と触媒材料とは異なる組成を有する。
【０１７５】
一般に、触媒材料は、担体材料（本明細書中では触媒材料の担体材料又は「ＣＭ担体材料」と表す）上に配置又は担持された白金（Ｐｔ）を含む。ＣＭ担体材料は、耐火性酸化物（本明細書中では触媒材料の耐火性酸化物と表される）を含むか、又は本質的にそれからなる。耐火性酸化物の粒子は、典型的には、≧７５ｍ２／ｇ、例えば≧１００ｍ２／ｇ、好ましくは≧１００ｍ２／ｇの平均比表面積を有する。
【０１７６】
ＣＭ担体材料の耐火性酸化物は、典型的には、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア及びこれらの混合又は複合酸化物、例えばこれらの２つ以上の混合又は複合酸化物など、から成る群より選択される。例えば、耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、シリカ−アルミナ、チタニア−アルミナ、ジルコニア−アルミナ、セリア−アルミナ、チタニア−シリカ、ジルコニア−シリカ、ジルコニア−チタニア、セリア−ジルコニア及びアルミナ−酸化マグネシウムからなる群より選択されうる。
【０１７７】
触媒材料は、単一の白金族金属（ＰＧＭ）、白金を含みうる（例えば、触媒材料は、唯一の白金族金属として白金を含む）。
【０１７８】
あるいは、触媒材料は、（ｉ）白金（Ｐｔ）、及び（ｉｉ）パラジウム（Ｐｄ）及び／又はロジウム（Ｒｈ）を含みうる。
【０１７９】
触媒材料がパラジウム（Ｐｄ）を含むとき、触媒材料は、典型的には、＜１０ｎｍ、好ましくは≦８ｎｍの平均粒子サイズを有するパラジウム（Ｐｄ）の粒子を含む。
【０１８０】
触媒材料がパラジウム（Ｐｄ）を含むとき、触媒材料は、典型的には、＞１０％、好ましくは≧１５％（例えば１５から３５％）、例えば≧２０％（例えば２０から３０％）の分散を有するパラジウム（Ｐｄ）の粒子を含む。
【０１８１】
一般に、触媒領域又はその触媒材料がＰｔ及びＰｄ（及び任意選択的にＲｈ）を含むとき、典型的には、Ｐｔ対Ｐｄの質量比は≧１：１である。触媒材料は、Ｐｔ対Ｐｄの質量比が１：０から１：１であるように、Ｐｔ及び任意選択的にＰｄを含みうる。触媒材料がＰｔ及びＰｄ（及び任意選択的にＲｈ）を含むとき、Ｐｔ対Ｐｄの質量比は≧１．５：１、より好ましくは≧２：１（例えば≧３：１）、さらにより好ましくは≧４：１、例えば≧１０：１である。Ｐｔ対Ｐｄの質量比は、好ましくは、５０：１から１：１、より好ましくは３０：１から２：１（例えば２５：１から４：１）、さらにより好ましくは２０：１から５：１、例えば１５：１から７．５：１である。
【０１８２】
一般的に、触媒材料がＰｔ及びＲｈ（及び任意選択的にＰｄ）を含むとき、典型的にはＰｔ対Ｒｈの質量比は≧１：１である。触媒材料は、Ｐｔ対Ｒｈの質量比が１：０から１：１であるように、Ｐｔ及び任意選択的にＲｈを含みうる。触媒材料がＰｔ及びＲｈ（及び任意選択的にＰｄ）を含むとき、Ｐｔ対Ｒｈの質量比は≧１．５：１、より好ましくは≧２：１（例えば≧３：１）、さらにより好ましくは≧４：１、例えば≧１０：１である。Ｐｔ対Ｒｈの質量比は、好ましくは、５０：１から１：１、より好ましくは３０：１から２：１（例えば２５：１から４：１）、さらにより好ましくは２０：１から５：１、例えば１５：１から７．５：１である。
【０１８３】
第１の構成では、揮発性白金（Ｐｔ）を捕獲するための固体発泡体層は、捕獲材料を含みうるか、又は本質的にそれからなりうる。
（ａ）触媒材料上に配置又は担持されうる；及び／又は
（ｂ）基材上に直接配置されうる［すなわち捕獲材料は基材の表面と接触する］；及び／又は
（ｃ）触媒材料と接触しうる［すなわち捕獲材料は触媒材料に隣接又は当接する］。
【０１８４】
揮発性白金（Ｐｔ）を捕獲するための固体発泡体層は、排気ガスが触媒材料と接触及び／又はそれを通過した後で、排気ガスと接触するように配置される。
【０１８５】
一般的に、固体発泡体層領域は、それが排出制御装置を出るように排気ガスと接触するよう構成される。触媒材料は、固体発泡体層の前に、排気ガスと接触するよう構成又は配向されうる。
【０１８６】
固体発泡体層は、基材の出口端又はその近くに配置又は担持されることが好ましい。
【０１８７】
触媒材料は、固体発泡体層の上流に配置又は担持されうる。追加的に又は代替的に、固体発泡体層は触媒材料と重なりうる。固体発泡体層の端部又は一部は触媒材料上に配置又は担持されうる。固体発泡体層は触媒材料と完全に又は部分的に重なりうる。
【０１８８】
一般に、固体発泡体層のローディングは、０．１〜４．０ｇ．ｉｎ−３、好ましくは０．５〜２．０ｇ．ｉｎ−３である。
【０１８９】
第３の排出制御装置の実施態様では、排出制御装置は、スート（及び任意選択的に一酸化炭素及び炭化水素）を酸化するための基材及び固体発泡体層を含む。排出制御装置は触媒化スートフィルター（ＣＳＦ）である。
【０１９０】
固体発泡体層は、好ましくは連続気泡構造を有する。
【０１９１】
基材は、好ましくは、フィルタリング基材、例えばウォールフローハニカムモノリス基材（例えばパティキュレートフィルター）である。
【０１９２】
スートを酸化するための固体発泡体層は、フィルタリング基材の入口チャネル及び／又は出口チャネル上に配置又は担持されうる。固体発泡体層はフィルタリング基材の少なくとも入口チャネル上に配置又は担持されることが好ましい。
【０１９３】
スートを酸化するための固体発泡体層は、上記のような触媒材料を含むか、又は本質的にそれからなる。
【０１９４】
典型的には、スートを酸化するための触媒材料は、担体材料上に配置される白金族金属を含むか、又は本質的にそれからなる。
【０１９５】
白金族金属は、好ましくは白金及び／又はパラジウムである。
【０１９６】
担体材料は、耐火性酸化物を含むか又は本質的にそれからなる。耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア及びこれらの混合又は複合酸化物、例えばこれらの２つ以上の混合又は複合酸化物など、から成る群より選択されうる。例えば、耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、シリカ−アルミナ、チタニア−アルミナ、ジルコニア−アルミナ、セリア−アルミナ、チタニア−シリカ、ジルコニア−シリカ、ジルコニア−チタニア、セリア−ジルコニア及びアルミナ−酸化マグネシウムからなる群より選択されうる。
【０１９７】
耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、セリア、シリカ−アルミナ、セリア−アルミナ、セリア−ジルコニア及びアルミナ−酸化マグネシウムからなる群より選択されることが好ましい。より好ましくは、耐火性酸化物は、アルミナ、セリア、シリカ−アルミナ及びセリア−ジルコニアからなる群より選択される。耐火性酸化物はアルミナ又はシリカ−アルミナでありうる。
【０１９８】
第４の排出制御装置の実施態様では、排出制御装置は、微粒子を酸化するため（並びに任意選択的に（ｉ）一酸化炭素及び炭化水素を酸化するため、及び（ｉｉ）窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元するため）の、基材及び固体発泡体層を含む。排出制御装置はガソリンパティキュレートフィルター（ＧＰＦ）である。
【０１９９】
固体発泡体層は、好ましくは連続気泡構造を有する。
【０２００】
基材は、典型的には、フィルタリング基材、例えばウォールフローハニカムモノリス基材（例えばパティキュレートフィルター）である。基材は、コーディエライトフロースルーモノリス、金属フロースルーモノリス、コーディエライトパティキュレートフィルター、炭化ケイ素パティキュレートフィルター又はチタン酸アルミニウムパティキュレートフィルターでありうる。
【０２０１】
基材がウォールフローハニカムモノリス基材、例えばパティキュレートフィルターであるとき、典型的には、基材は、４０から７０％、好ましくは４５から６５％、例えば５０から６５％（例えば５５から６５％）の多孔度を有する。追加的に又は代替的に、基材は、８から４５μｍ、好ましくは１０から３０μｍ（例えば１０から２５μｍ）、特に１５から２５μｍの平均細孔サイズを有しうる。平均細孔サイズは水銀ポロシメトリーによって決定されうる。
【０２０２】
第４の排出制御装置の実施態様では、固体発泡体層は、フィルタリング基材の入口チャネル及び／又は出口チャネル上に配置又は担持されうる。固体発泡体層はフィルタリング基材の少なくとも入口チャネル上に配置又は担持されることが好ましい。
【０２０３】
スートを酸化するための固体発泡体層は、上記のような触媒材料を含むか、又は本質的にそれからなる。
【０２０４】
典型的には、触媒材料は、白金族金属、担体材料及び酸素貯蔵成分を含むか、又は本質的にこれらからなる。
【０２０５】
白金族金属は、好ましくはロジウム及び／又はパラジウムである。
【０２０６】
担体材料は、耐火性酸化物を含むか又は本質的にそれからなる。耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア及びこれらの混合又は複合酸化物、例えばこれらの２つ以上の混合又は複合酸化物など、から成る群より選択されうる。例えば、耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、シリカ−アルミナ、チタニア−アルミナ、ジルコニア−アルミナ、セリア−アルミナ、チタニア−シリカ、ジルコニア−シリカ、ジルコニア−チタニア、セリア−ジルコニア及びアルミナ−酸化マグネシウムからなる群より選択されうる。
【０２０７】
耐火性酸化物は、アルミナ、シリカ、セリア、シリカ−アルミナ、セリア−アルミナ、セリア−ジルコニア及びアルミナ−酸化マグネシウムからなる群より選択されることが好ましい。より好ましくは、耐火性酸化物は、アルミナ、セリア、シリカ−アルミナ及びセリア−ジルコニアからなる群より選択される。耐火性酸化物はアルミナ又はシリカ−アルミナであり、より好ましくは、耐火性酸化物はアルミナである。
【０２０８】
酸素貯蔵成分は、典型的にはセリアを含むか、又は本質的にそれからなる。
【０２０９】
内燃エンジンは、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンであってもよい。内燃機関は、特に本発明の第１、第２及び第３の排出制御装置の実施態様のためのディーゼルエンジンであることが好ましい。本発明の第４の排出制御装置の態様に関しては、内燃機関はガソリンエンジンであることが好ましい。
【０２１０】
定義
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が相反することを明記しないかぎり、複数の言及を含む。したがって、例えば、「微粒子状材料」への言及は、二以上の微粒子状材料の混合物等を含む。
【０２１１】
本明細書で用いられる「混合酸化物」という用語は通常、当該技術分野で従来から知られているような、単一相の酸化物の混合物を指す。本明細書で用いられる「複合酸化物」という用語は通常、当該技術分野で従来から知られているような、二相以上の相を有する酸化物の組成物を指す。
【０２１２】
数値範囲の終点に関して本明細書で使用される「約」という表現は、特定した数値範囲の正確な終点を含む。したがって、例えば、「約０．２」までのパラメーターを定義する表現は、０．２までで０．２を含めたパラメーターを含む。
【０２１３】
基材を保持することに関して本明細書で使用する、「実質的に垂直に」という用語は、基材の中心軸が垂直から±５°、好ましくは垂直から±３°、例えば垂直から±０°（即ち、測定誤差内で完全に垂直）である配置を指す。
【０２１４】
本明細書で使用する「真空」に関する語は、大気圧未満の圧力を表す。「真空」は、物質が全く存在しない空間という文字通りの意味で解釈されるべきでない。基材に適用される真空の強度は、使用される液体の組成及び基材のタイプに依存する。真空は、閉塞が起こらないように、基材のセルを浄化するのに十分な強度を有する必要がある。そのような真空強度又は減圧は、当技術分野ではよく知られている。
【０２１５】
本明細書で用いられる「本質的になる」という表現は、特定した材料及び、発明の特徴の基本的特性に実質的に影響を及ぼさない任意の他の材料又は工程（例えば少量の不純物など）を含むように発明特徴の範囲を限定する。表現「本質的に〜からなる」は、表現「〜からなる」を包含する。
【実施例】
【０２１６】
ここで、本発明を、非限定的な下記の実施例で示す。
【０２１７】
一般的な手順及び方法
確立されたコーティング法は、国際公開第９９／４７２６０号、同第２０１１／０８０５２５号及び同第２０１４／１９５６８号の開示及び教示によるものである。
【０２１８】
実施例１
適切な量の粉末と水を混合することによってガンマ−アルミナ懸濁液を調製ｐＨをＨＮＯ３を用いて５．５に調整し、懸濁液を均質になるまで撹拌した。懸濁液を粉砕し、ｄ５０を＜６ミクロンにした。
【０２１９】
この懸濁液の一部に、吉草酸（アルミナの質量の１．６％）を添加し、ＮＨ３を用いてｐＨを４．８に調整した。泡立て器を備えたＫｅｎｗｏｏｄ  Ｃｈｅｆ  ＣｌａｓｓｉｃＴＭフードミキサーを使用して懸濁液に空気を導入し、最大速度で１０分間撹拌して出発懸濁液の５．９倍の容積を有する発泡体を生成した。
【０２２０】
発泡体を３日間（その間液体排出はない）エイジングし、気泡構造の乾燥及び粗大化を観察した。
【０２２１】
実施例２
ベーマイト粉末（Ｓａｓｏｌにより供給されるアルミナ）を脱塩水に添加した。この懸濁液を３時間撹拌した。ＣＨＡ構造を有し、ＳＡＲが２５であるＣｕ交換小細孔ゼオライト（３．０重量％Ｃｕ）をゆっくりと添加した（ゼオライト：ベーマイト比９：１）。この懸濁液の総固体含有量は３１重量％であった。
【０２２２】
この懸濁液の一部に、吉草酸（表１に記載される様々な量）を添加し、ＮＨ３を用いてｐＨを４．８に調整した。泡立て器を備えたＫｅｎｗｏｏｄ  Ｃｈｅｆ  ＣｌａｓｓｉｃＴＭフードミキサーを使用して懸濁液の各部分に空気を導入し、最大速度で１０分間撹拌して発泡体を生成した。
2019519354.tif 000002
【０２２３】
図１ａは、試料Ｉのフレッシュな発泡体の光学顕微鏡評価を示す（倍率５倍及びスケールバー０．２０ｍｍ）。図１ｂは、試料Ｉのフレッシュな発泡体の光学顕微鏡評価を示す（倍率５倍及びスケールバー０．２５ｍｍ）。
【０２２４】
実施例３−ＳＣＲ発泡体コーティング試験
実施例２のものと同様の組成の懸濁液を希釈し、その後均質になるまで撹拌して、懸濁液を調製した。
【０２２５】
この懸濁液の一部に、吉草酸（固体成分の質量の２．１％）を添加し、水酸化テトラ−ｎ−プロピル−アンモニウムを用いてｐＨを４．８に調整した。泡立て器を備えたＫｅｎｗｏｏｄ  Ｃｈｅｆ  ＣｌａｓｓｉｃＴＭフードミキサーを使用して懸濁液に空気を導入し、最大速度で１０分間撹拌して発泡体を生成した。
【０２２６】
入口端から適用された真空を使用して、コーディエライトフロースルー基材から採取された１インチのコアの出口端に発泡体を導入した。コアを乾燥させ、その後５００℃で２時間焼成した。
【０２２７】
図２に示すように、コーティングされたコアの走査電子顕微鏡は、固体発泡体コーティングがセル壁上に均一層を形成することを示した。開放気泡は固体発泡体層の表面で目に見える。画像は以下の条件で撮影した：２ａ）加速電圧２０ｋＶ、倍率４２倍、作動距離１８ｍｍ、二次電子検出器、スケールバー０．２０ｍｍ、２ｂ）加速電圧２０ｋＶ、倍率２８倍、作動距離１３ｍｍ、二次電子検出器、スケールバー０．２０ｍｍ。
【０２２８】
実施例４−ＳＣＲＦ発泡体コーティング試験
実施例２及び３のような三つの懸濁液をそれぞれ調製した。これらの各吉草酸（表２に記載の量）を添加し、水酸化テトラ−ｎ−プロピル−アンモニウム（ＴＰＡＯＨ）でｐＨを４．７５の目標に調整した。泡立て器を備えたＫｅｎｗｏｏｄ  Ｃｈｅｆ  ＣｌａｓｓｉｃＴＭフードミキサーを使用して懸濁液に空気を導入し、最大速度で１０分間撹拌して発泡体を生成した。
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【０２２９】
実施例４ａ
国際公開第２０１１／０８０５２５号に記載の方法を使用して、１平方インチ当たり３００セルを有するＳｉＣフィルター基材の出口チャネルに１９６．６ｇの懸濁液４ａを適用した。強制空気流を使用して発泡体コーティングを乾燥させ、５００℃で焼成した。コーティングされた基材を縦方向に切断して、コーティング深さを調べ、ＳＥＭを使用してコーティングを調べた。
【０２３０】
図３は、縦方向に切断後の、基材の一セグメント上の懸濁液４ａのコーティングを示す。
【０２３１】
発泡体コーティングの深さは、出口側から測定されたとき、３８ｍｍであった。触媒は、コーティングされた部分で１．２ｇ．ｉｎ−３のコーティングローディングを有した。チャネルへのコーティングの分布は均質であるように見える。コーティング表面は非常に粗い。気泡様特徴は、５０μｍから２００μｍの範囲のサイズ分布を有し、気泡壁中の亀裂又は穴のいずれかによってしばしば相互接続されるように見える。図４は、コーティングされたフィルターの画像を示しており、４ａはコーティング表面、図４ｂは断面図を示す。画像は以下の条件で撮影した：４ａ）加速電圧２０ｋＶ、倍率４５倍、作動距離１４ｍｍ、二次電子検出器、スケールバー０．１０ｍｍ、４ｂ）加速電圧２０ｋＶ、倍率２００倍、作動距離１３ｍｍ、二次電子検出器、スケールバー０．１０ｍｍ。
【０２３２】
横断面は、コーティングが緻密で薄い壁上の層を形成し、その上により粗い開放構造が形成されることを示す。コーティングは基材細孔に浸透しない。入口チャネルと出口チャネルの壁内細孔との両方がコーティングされていない。緻密な壁上の層の厚さは可変であり、その上に形成された開放多孔質構造の程度も試料によって変化する。緻密層は、１〜５μｍの範囲の粒子間多孔度を示す。
【０２３３】
実施例４ｂ
国際公開第２０１１／０８０５２５号に記載の方法を使用して、１平方インチ当たり３００セルを有するＳｉＣフィルター基材の出口チャネルに二部の懸濁液４ａを適用した。第１の適用は２２３．３ｇの発泡体、第２の適用は１４３．０ｇの発泡体であった。各適用後に強制空気流を使用して発泡体コーティングを乾燥させ、５００℃で焼成した。ＳＥＭを使用してコーティングを調べた。
【０２３４】
図５は、コーティングされたフィルターの画像を示し、５ｂはコーティング表面、５ａ及び５ｃは断面図を示す。画像は以下の条件で撮影した：５ａ）加速電圧２０ｋＶ、倍率８８倍、作動距離１６ｍｍ、二次電子検出器、スケールバー０．２０ｍｍ、５ｂ）加速電圧２０ｋＶ、倍率８１倍、作動距離１８ｍｍ、二次電子検出器、スケールバー０．１０ｍｍ、５ｃ）加速電圧２０ｋＶ、倍率１５０倍、作動距離１３ｍｍ、二次電子検出器、スケールバー０．１０ｍｍ。
【０２３５】
コーティングは、基材壁上に厚い均質層を形成している。角の隣の厚さは約３５０μｍであり、壁に沿った厚さは約１５０μｍである。コーティングは、非常に粗い表面を形成し、気泡壁中亀裂又は穴によって相互接続された開放気孔を有する。気泡壁を形成する粒子間にはるかに小さな細孔がみられる。
【０２３６】
実施例４ｃ
国際公開第２０１１／０８０５２５号に記載の方法を使用して、１平方インチ当たり３００セルを有するＳｉＣフィルター基材の出口チャネルに三部の懸濁液４ｃを適用した。第１の適用は１９１．１ｇの発泡体、第２の適用は１７０．８ｇの発泡体、第３の適用は１９３．６ｇの発泡体であった。各適用後に強制空気流を使用して発泡体コーティングを乾燥させ、５００℃で焼成した。ＳＥＭを使用してコーティングを調べた。
【０２３７】
図６は、コーティングされたフィルターの画像を示しており、６ａはコーティング表面、図６ｂは断面図を示す。画像は以下の条件で撮影した：６ａ）加速電圧２０ｋＶ、倍率９０倍、作動距離１４ｍｍ、二次電子検出器、スケールバー０．１０ｍｍ、５ｂ）加速電圧２０ｋＶ、倍率８０倍、作動距離１２ｍｍ、二次電子検出器、スケールバー０．１０ｍｍ。
【０２３８】
コーティングは均質に見える；コーティング表面は非常に粗い。気泡様特徴は、５０μｍから２５０μｍの範囲の広いサイズ分布を有し、気泡壁中の亀裂又は穴のいずれかによってしばしば相互接続されるように見える。角の周りの層の全体的な厚さは３００μｍであり、チャネル上はおよそ１６０μｍである。
【０２３９】
横断面は、コーティングが緻密な壁上の層を形成し、その上により粗い開放構造が形成されることを示す。底部緻密層の平均厚さは、領域中の気泡の存在及び数に応じて、チャネルに沿って２０から１５０μｍで非常に変化する。
【０２４０】
実施例５−短いコーティング深さの試験
実施例５ａ−フィルターＡＳＣストライプ
発泡体コーティング層の適用前に、フィルターのための従来のＳＣＲウォッシュコート層でフィルターをコーティングした。
【０２４１】
ガンマ−アルミナ粉末を水に添加することにより懸濁液を調製し、４．５ミクロン未満のｄ５０に粉砕した。Ｐｔの可溶性塩及び０．５％のヒドロキシエチルセルロースを添加した。懸濁液を均質化するよう撹拌した。
【０２４２】
この懸濁液の一部に、プロピル−ガレート（固体成分の質量の２．２％）を添加し、均質になるまで撹拌した。泡立て器を備えたＫｅｎｗｏｏｄ  Ｃｈｅｆ  ＣｌａｓｓｉｃＴＭフードミキサーを使用して懸濁液に空気を導入し、最大速度で１０分間撹拌して発泡体を生成した。
【０２４３】
国際公開第２０１１／０８０５２５号に記載の方法を使用して、１平方インチ当たり３００セルを有するＳｉＣフィルター基材の出口チャネルに発泡体を適用した。強制空気流を使用して発泡体コーティングを乾燥させ、５００℃で焼成した。発泡体コーティングの深さは、出口側から測定されたとき、５ｍｍであった。得られる触媒は、コーティングされた部分の固体発泡体の１４ｇ．ｆｔ−３のＰｔローディング及び０．４ｇ．ｉｎ−３のコーティングローディングを有した。
【０２４４】
触媒を二の垂直平面で縦方向に切断した。図７に示すように、光学顕微鏡を用いて固体発泡体層の表面を見ると、固体発泡体は５から１４０μｍの間の気泡を有する連続気泡構造を有すると判定することができた。
【０２４５】
固体発泡体層のコーティング深さを、２つの切断面を横切って等間隔に配置された１０の位置で測定した。測定されたコーティング深さは平均４．８ｍｍで標準偏差は０．４ｍｍであった。
【０２４６】
実施例５ｂ−フロースルーＡＳＣストライプ
ガンマ−アルミナ粉末（ＳＣＦａ−１４０、Ｓａｓｏｌより供給）を水に添加することにより懸濁液を調製し、４．５ミクロンのｄ５０に粉砕した。Ｐｔの可溶性塩及び０．５％のヒドロキシエチルセルロースを添加した。懸濁液を均質化するよう撹拌した。
【０２４７】
この懸濁液の一部に、吉草酸（固体含有量の質量の１．６５％）を添加し、ＮＨ３を用いてｐＨを４．８に調整した。泡立て器を備えたＫｅｎｗｏｏｄ  Ｃｈｅｆ  ＣｌａｓｓｉｃＴＭフードミキサーを使用して懸濁液に空気を導入し、最大速度で１０分間撹拌して発泡体を生成した。
【０２４８】
国際公開第２０１１／０８０５２５号に記載の方法を使用して、１平方インチ当たり３００セルを有するコーディエライトフロースルー基材の出口チャネルに発泡体を適用した。強制空気流を使用して発泡体コーティングを乾燥させ、５００℃で焼成した。発泡体コーティングの深さは、出口側から測定されたとき、１６．１ｍｍであった。得られる触媒は、コーティングされた部分で６０ｇ．ｆｔ−３のＰｔローディング及び１．４ｇ．ｉｎ−３のコーティングローディングを有した。
【０２４９】
触媒を二の垂直平面で縦方向に切断した。図８に示すように、光学顕微鏡を用いて固体発泡体層の表面を見ると、固体発泡体は２０から２５０μｍの間の気泡を有する連続気泡構造を有すると判定することができた。
【０２５０】
固体発泡体層のコーティング深さを、２つの切断面を横切って等間隔に配置された１０の位置で測定した。測定されたコーティング深さは平均１５．７ｍｍで標準偏差は０．７ｍｍであった。
【０２５１】
以下の表３で示すように、多種多様の用量がフロースルー基材に適用されて異なる短いコーティング深さが達成された。
2019519354.tif 000004
【０２５２】
実施例６：ＤＯＣコーティング（非発泡）
シリカ−アルミナ粉末を水中でスラリー化し、ｄ９０＜２０ミクロンに粉砕する。酢酸バリウムをスラリーに加え、その後、適量の可溶性の白金とパラジウムの塩を加えた。スラリーが質量で７７％のシリカ−アルミナ及び２３％のゼオライトを含有するように、ベータゼオライトを加えた。スラリーを撹拌して均質化した。国際公開第９９／４７２６０号に記載のような確立されたコーティング技術を用いて、得られたウォッシュコートをフロースルーモノリスの入口チャネルに塗布した。その後、これを乾燥させ、５００℃で焼成した。
【０２５３】
水中シリカ−アルミナ粉末の第２のスラリーを、ｄ９０＜２０ミクロンまで破砕した。可溶性白金塩を添加し、その後硝酸マンガンを添加した。混合物を均質化するよう撹拌した。国際公開第９９／４７２６０号に記載のような確立されたコーティング技術を用いて、スラリーをコーディエライトフロースルーモノリスの出口端に塗布した。その後、これを乾燥させ、５００℃で焼成した。その部分のマンガンローディングは５０ｇ ｆｔ−３であった。完成触媒は１１２．５ｇ ｆｔ−３のＰｔローディングと３７．５ｇ ｆｔ−３のＰｄローディングとを有した。
【０２５４】
実施例７：Ｐｔ揮発性捕獲領域（発泡）
１．２重量％のＰｄを含む比表面積（ＳＳＡ）ｍ２／ｇのアルファアルミナ上の予め形成されたＰｄを水中でスラリー化し、ｄ９０＜２０ミクロンに粉砕した。活性化ベーマイトスラリーを結合剤として（全固体含有量の１０％として）添加し、懸濁液が２５％の総固体含有量を有するまで水を加えた。０．６重量％のセルロール系増粘剤を懸濁液に添加した。続いて、水性アンモニア及び吉草酸（０．２％）を添加して、この懸濁液のｐＨを４．７に調整した。気体誘導羽根車を用いて１５分間空気を懸濁液中に導入し、安定な泡を生成させた。
【０２５５】
その後、国際公開第２０１１／０８０５２５号に記載のような確立されたコーティング技術を使用して、丸い、直径１４３．８ｍｍ、長さ９７ｍｍのフロースルーモノリスの出口面に発泡体を投与し、８ｍｍのコーティング深さが得られた。その部分を乾燥させ、５００℃で焼成した。図１２は、発泡Ｐｔ揮発性コーティングを有する実施例６のＤＯＣコーティングを含む、実施例７のコーティングされたモノリスのＸ線画像を示す。この図では、出口は画像の頂部にあり、短い（６〜１０ｍｍ）発泡コーティングが出口上に直接暗帯として見える。
【０２５６】
いくつかの実施態様では、同様の技術を適用することにより、コーティング深さは６〜１０ｍｍである。
【０２５７】
Ｐｔ揮発性煙炉
試験は、コーティングされたＣｕ／ＣＨＡゼオライトＳＣＲ触媒のエイジングしたコアを実施例６又は７のいずれかのコアの下流の導管に配置した図９に図示する第１の合成触媒活性試験（ＳＣＡＴ）実験反応器で実施した。合成ガス混合物を６リットル／分の速度で導管に通した。炉を用いて、触媒出口温度９００℃で２時間にわたり、定常状態の温度でＤＯＣ試料を加熱（又は「エイジング」）した。ＳＣＲ触媒はＤＯＣ試料の下流に配置し、炉出口とＳＣＲ入口との間の管の長さを調節することによって、エージングプロセス中に３００℃の触媒温度に保持したが、水冷式熱交換器ジャケットを必要に応じて使用することができた。温度は、適切に配置された熱電対（Ｔ１及びＴ２）を用いて決定した。エイジング中に使用したガス混合物は、４０％の空気、５０％のＮ２、１０％のＨ２Ｏであった。
【０２５８】
パフォーマンス結果−ＳＣＲ  ＮＯｘ試験
合成ガスベンチ反応器を使用して、ＮＯｘ変換活性に関してＳＣＲコアを試験した。試験は、合成気体混合物（最大利用可能ＮＯｘ変換が６５％であるように、Ｏ２＝１０％；Ｈ２Ｏ＝５％；ＣＯ２＝７．５％；ＮＨ３＝３２５ｐｐｍ；ＮＯ＝５００ｐｐｍ；ＮＯ２＝０ｐｐｍ；Ｎ２＝残り、すなわち０．６５のアルファ値を使用（ＮＨ３：ＮＯｘの比））を使用して、５００℃で行った。また、得られたＮＯｘ変換を図１１に示す。
【０２５９】
疑義を避けるために、本明細書で引用したすべての文献の全内容は、参照により本願に援用される。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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